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alla Macro Area: SISTEMI, COMPONENTI & MATERIALI OTTICI EVOLUTIalla Linea di Ricerca: Informazione Quantistica
Simulatori ottici di trasporto quantistico in sistemi fotosintetici e prospettive per nuove tecnologie per l'energia solare

Lo studio dei meccanismi di trasporto all'interno di sistemi interagenti è di cruciale importanza sia per migliorare il trasferimento di informazione, classica o quantistica, attraverso reti complesse, sia per spiegare l'alta efficienza (superiore al 95%) del trasferimento di energia attraverso una rete di cromofori nei sistemi fotosintetici. Recentemente, alcuni lavori teorici hanno suggerito che il rumore può giocare un ruolo positivo nell'aiutare il trasporto sia di energia che di informazione. In certe circostanze, la presenza del rumore può portare all'inibizione dell'interferenza distruttiva e all' apertura di cammini addizionali, con il conseguente aumento dell'efficienza del trasporto.

Lo scopo principale dell'esperimento è la progettazione e la realizzazione di un apparato sperimentale, basato solo su componentistica in fibra ottica alla lunghezza d'onda telecom (1550 nm), in grado di simulare alcuni meccanismi di trasporto all'interno di reti complesse. In particolare, il simulatore dovrà essere in grado di riprodurre l'effetto del trasporto aiutato dal rumore. L'apparato dovrà avere parametri controllabili e misurabili, geometria variabile e scalabile, e dovrà essere possibile inserire una quantità nota di rumore all'interno del setup. Diversamente da ciò che può essere fatto con un campione biologico reale, il grande vantaggio di avere a che fare con un apparato ottico è la possibilità di avere un controllo diretto su tutti i parametri del sistema. Un tale simulatore può essere utilizzato sia come test di controllo per verificare le teorie sul trasporto assistito da rumore, sia per investigare la risposta del sistema al variare dei parametri della rete e del rumore, in modo da trovare le migliori caratteristiche e la miglior topologia per massimizzare l'efficienza del trasporto.
Questo studio potrà aprire la strada per la realizzazione di nuove strutture, ottimizzate per il trasporto assistito dal rumore, che potrebbero essere usate per lo sviluppo futuro di tecnologie più efficienti per l'energia solare.


Simulatore ottico di trasporto assistito da rumore
Personale INO:

Dipendenti: Bellini Marco, Viciani Silvia

UOS/Laboratorio INO:
Sezione INO di Sesto Fiorentino presso il LENS
Area/e Applicativa:
Energia & Ambiente, Ricerca, Istruzione e formazione, Tecnologia delle Comunicazioni & Informazioni
Finanziamento da Progetti:
- Title: Simulatori ottici di trasporto quantistico in sistemi fotosintetici e prospettive per nuove tecnologie per l'energia solare (Acronym: FIRB 2010_RBFR10M3SB)
Principali Prodotti della Ricerca associati:
1) Disorder and dephasing as control knobs for light transport in optical fiber cavity networks su Scientific Reports (2016) di Viciani S., Gherardini S., Lima M., Bellini M., Caruso F. (Articolo su Rivista JCR/ISI)
2) Observation of Noise-Assisted Transport in an All-Optical Cavity-Based Network su Physical Review Letters (2015) di Viciani S., Lima M., Bellini M., Caruso F. (Articolo su Rivista JCR/ISI)
3) Experimental simulation of Noise Assisted Transport via optical networks based on Fiber Bragg Gratings Resonators presentato a: Seventh International Workshop on "Quantum Effects in Biological Systems" QuEBS 2015 (2015) di Lima M., Viciani S., Bellini M., F. Caruso (Abstract/Poster/Presentazione in congresso)
4) Optical simulators of transport in photosynthetic systems based on fiber Bragg gratings cavity networks presentato a: CES 2013 (International Meeting and Summer School on Cavity Enhanced Spectroscopy (2013) di Viciani S., Lima M., Caruso F., Bellini M. (Abstract/Poster/Presentazione in congresso)
5) Optical emulator of transport in complex networks with controllable disorder and dephasing presentato a: 10th Italian Quantum Information Science conference IQIS 2017 (2017) di Viciani S., Gherardini S., Lima M., Bellini M., Caruso F. (Abstract/Poster/Presentazione in congresso)
Focus:
- Title: Osservazione Sperimentale del “Trasporto Assistito da Rumore” in reti di cavità ottiche


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