Littérature scientifique sur le sujet « Trasporto Classico e Quantistico »

I describe a set of computational experiments using molecular dynamics simulations, showing that the interface between two solid materials can be described as an autonomous thermodynamical system. By making use of the Gibbs description for such an interface, I discuss a robust nonequilibrium thermodynamics theoretical framework providing information about its corresponding thermal boundary resistance. In particular, I show that the termal resistance of a junction between two pure solid materials can be regarded as an interface property, depending solely on the interface temperature.

In questo elaborato viene discusso il modello teorico computazionale conosciuto come macchina di Turing, formulato nella sua versione classica da Alan Turing nel 1936, dando il via alla moderna teoria computazionale. Viene esposta anche la sua versione nel contesto della teoria quantistica, seguendo principalmente il lavoro del fisico David Deutsch che nel 1985 formalizza la macchina di Turing quantistica, primo modello computazionale basato sui risultati della meccanica quantistica. Si analizzano le principali proprietà di un calcolatore quantistico universale, mettendo in mostra come sia possibile ottenere generazioni di numeri casuali, simulare sistemi fisici arbitrari e sfruttare il principio di sovrapposizione degli stati per effettuare computazioni parallele.

La tesi si pone l'obiettivo di descrivere l'evoluzione temporale della crittografia, prima dal punto di vista classico, partendo dalla più antica tecnica a chiave privata fino alla più recente a chiave pubblica, e poi, soprattutto, da quello quantistico, passando per i postulati e l'introduzione del qubit. Questo rappresenta un sistema a due stati che corrisponde all'analogo quantistico del bit classico: se ne illustrano le proprietà e una possibile rappresentazione negli stati di polarizzazione del fotone, andando poi a descrivere il fenomeno dell'Entanglement, un particolare stato legato puramente quantistico in cui le parti del sistema si influenzano a distanza. Infine si focalizza sulla Quantum Key Distribution, illustrando tre protocolli che ne mostrano il funzionamento: questa consiste in una tecnica tutta quantistica per la creazione, praticamente a prova di intercettazione, di una chiave privata tra una coppia di utenti.

2010 - 2011
In questa tesi abbiamo studiato il trasporto di spin polarizzato e la torsione dello spin usando l’apporoccio della matrice di scattering secondo la teoria di Buttiker, nel caso di barriere magnetiche finite sotto l'effetto di tensione continua. In questo contesto l'influenza dei parametri geometrici e magnetici (come un campo magnetico esterno o magnetizzazione) sulla conduttanza e sulle correnti di spin sono stati analizzati. Sono stati considerati il caso di una barriera di larghezza finita e due barriere magnetiche a delta. Dallo studio emergono proprietà di interesse per la spintronica (spin transfer torque, filtri di spin) e sono riportati molti confronti con gli esperimenti più recenti. Inoltre si è anche affrontato lo studio della pompa quantistica seguendo l’approccio di Touless e Brouwer. Sono state determinate le proprietà di trasporto quantistico attraverso una giunzione tunnel magnetiche mediante un pompaggio adiabatico usando sempre l’ approccio della matrice di scattering. Effetti quantistici delle dimensione finite sono previsti in presenza di una polarizzazione CC in funzione dello spessore dello strato metallico normale inserito tra due strati magnetici. In presenza di gate , che modulano adiabaticamente due parametri della matrice di scattering fuori fase, si mostra un effetto particolare di magnificazione del torque di spin nella direzione longitudinale al piano delle magnetizzazioni. Infine , con un approccio di scattering generalizzato, includendo la possibilità di spin flip alle interfacce , abbiamo calcolato la conduttanza differenziale e lo spin torque in un sistema ferromagnete / superconduttore / ferromagnete (F / S / F) o metallo / superconduttore / normale eterostrutture (N / S / N) . Si analizzano gli effetti quantistici sulla conduttanza, magnetoresistenza e spin torque in funzione della larghezza dello strato superconduttore, delle altezze di barriera e della lunghezza di coerenza. E’ stato discusso anche il problema del ruolo delle riflessioni Andreev all'interfaccia secondo un approccio esteso delle equazioni di Bogoliubov - De Gennes. I risultati sono discussi in relazione ai recenti esperimenti su valvole di spin superconduttive. [a cura dell'autore]
X n.s.

La presente tesi di dottorato si compone di due parti distinte. La Parte I è dedicata allo studio della dinamica di scarica di un tubo al plasma di origine commerciale. I capitoli riguardanti tale argomento sono tre. Il primo presenta l'argomento della scarica nei tubi al plasma, le nozioni fisiche fondamentali che ne descrivono il funzionamento nonchè una panoramica sui risultati ottenuti fino ad oggi sulla descrizione della dinamica del fenomeno. Il secondo capitolo raccoglie l'insieme delle misure sperimentali effettuate, riguardanti la caratterizzazione elettrica del tubo, la descrizione della dinamica di scarica e della transizione verso regimi di dinamica caotica. Nel terzo capitolo è presentato il modello teorico, introdotto per descrivere il fenomeno, e le simulazioni fatte per verificarne la compatibilità con i dati sperimentali. La Parte II presenta uno studio della correlazione tra l'insorgenza, in un sistema di oscillatori accoppiati, di proprietà quantistiche fondamentali, in particolare l'entanglement, e l'instabilità dinamica delle soluzioni delle equazioni del moto, studiata usando un opportuno oscillatore classico realizzato elettronicamente. Nel primo capitolo di questa seconda parte viene proposto un breve inquadramento teorico del problema studiato, il cui approfondimento esula dalle finalità di questa tesi. Nel secondo capitolo viene descritto il sistema classico, la sua realizzazione circuitale e la descrizione dei risultati sperimentali in relazione alla generazione di stati entangled nel sistema dei due oscillatori quantistici accoppiati.