Coerenza quantistica e informazione quantistica in dispositivi Josephson

I sistemi multipartiti preparati in uno stato entangled mostrano correlazioni quantistiche cioè correlazioni che non possono essere descritte facendo ricorso a teorie statistiche classiche. Se tuttavia un sistema multipartito è in una mistura entangled possono esistere correlazioni compatibili con l'assenza di effetti di interferenza quantistica. Pertanto, portare alla luce caratteristiche non classiche del sistema così come proteggere le coerenze quantistiche da effetti di decoerenza e dissipazione indotti dall'interazione con l'ambiente esterno è sicuramente un aspetto cruciale nelle ricerche sui fondamenti della meccanica quantistica e nell'ambito di ricerche a carattere applicativo (ad esempio nel contesto della computazione e della teoria della informazione quantistica) che coinvolgono nanodispositivi a stato solido. I recenti progressi nelle tecniche litografiche consentono di realizzare reti di giunzioni Josephson aventi topologie complesse e dimensioni mesoscopiche scalabili. Tale circostanza, coniugata con la natura peculiare e le proprietà dinamiche caratterizzanti una giunzione tunnel Josephson, rende sicuramente realistico e stimolante un progetto di ricerca mirato all'analisi di circuiti quantistici macroscopici contenenti un numero di giunzioni Josephson che può variare da poche unità a migliaia di unità. Il nostro progetto si propone di portare alla luce effetti non classici nella dinamica di tali strutture complesse. Più in dettaglio il nostro primo obiettivo è quello di trovare un modo efficace per quantificare l'entanglement posseduto da tali sistemi multipartiti soprattutto quando essi si trovano in uno stato misto. Successivamente si cercherà di mettere in relazione l'esistenza di entanglement con la comparsa di correlazioni quantistiche nella dinamica del sistema. L'obiettivo finale consiste nel progettare schemi sperimentali realistici per la realizzazione e la lettura di correlazioni quantistiche controllabili nella dinamica del sistema, tenendo in conto fin dall'inizio della presenza di perdite. Complessivamente l'analisi che intendiamo sviluppare è volta alla determinazione di una definizione operativa chiara di regime quantistico di un circuito macroscopico che potrebbe a sua volta fornire elementi utili per l'individuazione del confine fra comportamento classico e quantistico di reti di dispositivi Josephson.