Un materiale quantistico è un materiale le cui proprietà elettroniche o magnetiche sono originate da effetti quantomeccanici non banali, per i quali approssimazioni semi-classiche, che non considerano il carattere completo del sistema, non offrono una descrizione soddisfacente delle peculiarità osservate.

Il corso presenta i principi fisici alla base delle proprietà dei materiali quantistici, consentendo così di comprendere questi materiali in dettaglio. Verranno trattati in dettaglio diversi sistemi di materiali: dai superconduttori, il prototipo di materiale quantistico, all'effetto hall quantistico intero e agli isolanti topologici, che mostrano una stretta connessione delle loro proprietà elettroniche con invarianti derivati dalla topologia. Per ciascuna classe di materiali verranno brevemente discusse alcune applicazioni tecnologiche.

Obiettivi
Conoscenza e comprensione:
• Conoscenza dettagliata dei concetti e degli approcci di base nella ricerca sui materiali quantistici.
• Comprendere i fenomeni emergenti nei materiali quantistici
• Comprendere gli effetti della topologia e delle simmetrie sulle proprietà elettroniche quantistiche dei materiali

Applicazione della conoscenza:
• Acquisizione della capacità di applicare le nozioni teoriche apprese nel corso alla descrizione efficace di materiali quantistici.

Competenze comunicative:
• Acquisizione di capacità comunicative verbali e scritte in concetti avanzati di fisica quantistica.

Elaborazione di giudizi:
• Lo studente acquisirà la competenza di giudicare quali fenomeni ed osservabili per un dato materiale possano essere ricondotti alla sua natura quantistisca emergente.

Competenze di apprendimento
• Lo studente è in grado di estendere quanto appreso nelle lezioni a casi di studio non trattati durante il corso. In particolare è in grado di gestire autonomamente la vasta letteratura dedicata ai materiali quantistici.