Vittorio Penna

Professore Ordinario (L.240)
Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT)

Profilo

Interessi di ricerca

Bosonic mixtures
Coherent states
Dynamical phase transition
Massive vortices
Quantum phases

Biografia

Formazione: Laurea in Fisica (1983 Università di Torino), Dottorato di ricerca in Fisica (1989, Università di Torino). Attività professionale: incarico di collaborazione INFM (progetto europeo Light Squeezing in Nonlinear Quantum Optics 1989-90). Borsa MURST post-doc (1990-91). Ricercatore (1991) presso il Politecnico di Torino, professore ordinario dal 2021. Visitatore presso il CNLS di Los Alamos (USA) nel 1990 e 1991 (borsa Della Riccia). Invited visitor presso l'ICTP (Trieste, Italy), la Open University (UK), e lo Schroedinger Institute (Vienna) (1998-99). Partecipazione a più di 10 progetti di ricerca MURST, INFM e CMISM dal 1997. Responsabile scientifico di unità di ricerca: PRIN MIUR 2000 e 2010-11. Referee per più di 20 riviste scientifiche internazionali. Riconoscimenti: Outstanding Referee APS (2011) e IOP (2021, 2023). Membro del Collegio del Dottorato in Fisica (PoliTO, 1999-2025). Advisor/supervisore interno per 12 tesi di dottorato. Insegnamenti: Fisica 1, Quantum physics, Statistical Mechanics, Advanced quant. mechanics. Ricerca. Pubblicazioni Internazionali: 119. Linee di ricerca principali. 1986-99: quantizzazione geometrica e proprietà topologiche di teorie di campo non lineari di mezzi superfluidi. Singolarità di fase e formulazione idrodinamica della dinamica di fasci laser. 1997-99: approccio alle transizioni di fase quantistiche del modello di Bose-Hubbard (MBH) e Heisenberg con il Coherent-State variational method. 2000-18: Proprietà spettrali e caratterizzazione dell'instabilità dinamica di condensati di Bose interagenti in array mesoscopici. Effetti del disordine, della topologia e complessità spaziale del reticolo sul diagramma di fase del modello del MBH e di miscele bosoniche binarie (MBB). Effetti di confinamento, entanglement, demixing nelle fasi quantistiche di MBB. 2019-25: proprietà dinamiche, Lorentz picture, soluzioni esatte ed effetto Josephson di vortici massivi in MBB.

Settore scientifico discliplinare

PHYS-04/A - Fisica teorica della materia, modelli, metodi matematici e applicazioni
(Area 0002 - Scienze fisiche)

Linee di ricerca

  • Applicazione della quantizzazione geometrica e del metodo delle orbite coaggiunte nello studio delle teorie di campo non lineari di mezzi superfluidi e delle loro proprietà topologiche. Singolarità di fase e formulazione idrodinamica della dinamica di fasci laser.
  • Approccio alle transizioni di fase quantistiche dei modelli di Bose-Hubbard, Fermi-Hubbard e Heisenberg mediante il coherent-state variational method.
  • Approccio con metodi gruppali allo studio del modello di Rabi e di altri dispositivi ottici non lineari.
  • Proprietà dinamiche, Lorentz picture, soluzioni esatte e oscillazioni di Josephson in configurazioni a molti vortici di miscele bosoniche binarie.
  • Proprietà spettrali e caratterizzazione dell'instabilità dinamica in array mesoscopici di condensati di Bose-Einstein interagenti. Effetti del disordine, della topologia e complessità spaziale del reticolo sul diagramma di fase del modello di Bose-Hubbard e di miscele bosoniche binarie (MBB). Proprietà di entanglement, effetti di confinamento, di demixing e termometria nelle fasi quantistiche delle MBB.

Competenze

Settori ERC

PE3_6 - Macroscopic quantum phenomena, e.g. superconductivity, superfluidity, quantum Hall effect
PE2_13 - Quantum optics and quantum information
PE2_11 - Ultra-cold atoms and molecules

SDG

Goal 4: Quality education
Goal 5: Gender equality

Premi e riconoscimenti

  • IOP outstanding reviewer conferito da Institute of Physics, Regno Unito (2023)
  • IOP outstanding reviewer conferito da Institute of Physics, Regno Unito (2021)
  • outstanding referee American Physical Society conferito da American Physical Society, Stati Uniti (2011)

Comitati editoriali

  • MATHEMATICS (2021-), Membro del Comitato Editoriale

Altri incarichi di ricerca o didattica esterni

  • Visiting Researcher, presso Erwin Schrödinger International Institute for Mathematical Physics (29/11/1998-19/2/1999)
  • Visiting Researcher, presso The Open University (25/4/1998-19/7/1998)
  • Visiting Researcher, presso ICTP Trieste (19/1/1998-3/4/1998)

Altri titoli

  • Abilitazioni Scientifica Nazionale: settore concorsuale 02/B2 FISICA TEORICA DELLA MATERIA (2018-)
  • Abilitazioni Scientifica Nazionale: settore concorsuale 02/A2 FISICA TEORICA DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (2019-)
  • borsa di studio Fondazione Angelo della Riccia per visiting research fellow presso istituzioni estere (Los Alamos National laboratories) (1989-1990)
  • Borsa post-doc del Ministero dell'Università e della Ricerca (1 anno) su Fisica Teorica degli Stati Condensati (1990-1991)
  • Finanziamento ricerca: posizione da ricercatore (TD, 2 anni) del Consorzio Naz. Interuniversitario per le Scienze di Fisica della Materia per il progetto Fasi quantistiche e proprietà dinamiche di miscele binarie e di reticoli bosonici disordinati (2010-)
  • Peer review activity per più di 25 riviste scientifiche tra cui Nature Scientific Reports, Phys. Rev. Letters, Phys. Rev. A+B+E+X, Phys. Rev. Research, New J. Physics, Phys. Letters A, J. Phys. A + B, J. Phys.: Cond. Matter, Ann. of Physics, Entropy. (1998-)
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Reti di ricerca

  • Theory of coherent fluids: bosonic gases, superfluids, superconductors (2000-). Coordinamento
  • Quantum Collective Phenomena: from strongly correlated systems to quantum simulators (2013-). Coordinamento
  • Cooperative phenomena in coherent systems of condensed matter and their realization in atomic chip devices (2006-). Partecipazione
  • Error resilience, Control and Stability in Quantum Information Processes (2002-). Partecipazione
  • Quantum regime of Josephson junction arrays: Theory and Experiments (2001-). Partecipazione
  • Singularities, Integrability, and Symmetries (1998-). Partecipazione
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Incarichi di valutatore o esperto

  • SIR. 2014
    MIUR - Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca
  • research proposal in statistical physics. 2022
    Israel Science Foundation

Didattica

Collegi di Dottorato

  • FISICA, 2024/2025 (40. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2023/2024 (39. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2022/2023 (38. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2021/2022 (37. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2020/2021 (36. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2019/2020 (35. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2018/2019 (34. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2017/2018 (33. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2016/2017 (32. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2015/2016 (31. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2014/2015 (30. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2013/2014 (29. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2012/2013 (28. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2010/2011 (26. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2009/2010 (25. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2008/2009 (24. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2007/2008 (23. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2006/2007 (22. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2005/2006 (21. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2004/2005 (20. ciclo)
    Politecnico di TORINO
  • FISICA, 2003/2004 (19. ciclo)
    Politecnico di TORINO
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Collegi dei Corsi di Studio

Insegnamenti

Dottorato di ricerca

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Corso di laurea magistrale

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Corso di laurea di 1° livello

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Ricerca

Istituto

Gruppi/Team di ricerca

Progetti di ricerca

Progetti finanziati da bandi competitivi

Dottorandi

  • Alice Bellettini. Corso in Fisica (37o ciclo, 2021-2025)
    Tesi: Dynamics and properties of massive quantum vortices in binary mixtures of Bose-Einstein condensates
    Fisica della Materia Condensata / Condensed Matter Physics
    Materiali Topologici / Topological Materials
    Metodi Monte Carlo / Monte Carlo Methods
    Fisica della Materia Condensata / Condensed Matter Physics
    Materiali Topologici / Topological Materials
    Metodi Monte Carlo / Monte Carlo Methods
    Fisica della Materia Condensata / Condensed Matter Physics
    Materiali Topologici / Topological Materials
    Metodi Monte Carlo / Monte Carlo Methods

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