Finalità del corso:
Il corso presenta in modo coesivo la vasta area dei dispositivi quantistici a semiconduttore, concentrando l'attenzione sui fenomeni quantomeccanici di base che governano la risposta elettro-ottica di nanomateriali e nanodispositivi di nuova generazione. Infatti, obiettivo primario del corso è descrivere all'interno di uno stesso linguaggio due diverse categorie di dispositivi quantistici: sistemi dove la natura quantistica dà luogo a spettri energetici discreti ma la loro dinamica può ancora essere descritta tramite approcci semiclassici (quali sorgenti laser e rivelatori nell'infrarosso), e dispositivi a semiconduttore il cui comportamento è completamente governato dalla coerenza di fase quantistica degli elettroni (quali porte logiche quantistiche a semiconduttore).

Aims of course:
The course presents in a cohesive way the vaste area of semiconductor quantum devices, focussing on basic quantum-mechanical phenomena governing the electro-optical response of new-generation nanomaterials and nanodevices. Indeed, primary goal of this course is to cover within a common language two different classes of quantum devices, i.e., systems where the quantum nature manifests itself in terms of discrete energy spectra but their dynamics may still be treated within a semiclassical scenario (e.g. infrared laser sources and detectors), and semiconductor devices whose behavior is entirely governed by electronic quantum coherence (e.g. semiconductor-based quantum logic gates).

Programma del corso:
1. Fondamenti di fisica dei materiali e dei dispositivi a semiconduttore
2. Teoria quantistica microscopica: l'approccio della matrice densità
3. Strategie simulative: tecniche deterministiche e stocastiche
4. Laser a cascata quantica e rivelatori nell'infrarosso
5. Dispositivi quantistici a pochi elettroni/eccitoni
6. Porte logiche quantistiche a semiconduttore
7. Nuove frontiere dei dispositivi quantistici elettronici ed optoelettronici

Course contents:
1. Fundamentals on the physics of semiconductor materials and devices
2. Microscopic quantum theory: The density-matrix approach
3. Simulation strategies: Deterministic versus stochastic techniques
4. Quantum-cascade lasers and infrared photodetectors
5. Few-electron/exciton quantum devices
6. Semiconductor-based quantum logic gates
7. New frontiers of electronic and optoelectronic quantum devices