Grazie ai recenti progressi nella creazione, manipolazione e misura dei sistemi quantistici, il nuovo millennio ha assistito al passaggio dalla prima alla seconda rivoluzione quantistica. Tratti fondamentali della meccanica quantistica, come l'entanglement e il principio di sovrapposizione, sono oggi al centro di nuove tecnologie in grado di superare le loro controparti classiche (ad esempio, informazione, metrologia e sensing quantistici).
Tuttavia, la nostra comprensione della realtà resta incompleta; è tuttora in corso un lungo dibattito su aspetti peculiari degli assiomi di base della meccanica quantistica, come la non località delle correlazioni quantistiche, la natura ontologica della funzione d'onda e il suo collasso, il processo di misura, il problema della macro-oggettivazione (la transizione da un mondo microscopico probabilistico a uno macroscopico deterministico).
Pertanto, sebbene la meccanica quantistica sia una teoria consolidata, restano aperte numerose questioni fondamentali, con annesse possibili ricadute tecnologiche. Tramite esperimenti avanzati di ottica quantistica affrontiamo questo tipo di tematiche, come lo studio del concetto di tempo in meccanica quantistica (ad esempio tramite la simulazione di particelle quantistiche che viaggiano nel tempo), la riconciliazione tra irreversibilità macroscopica e leggi quantistiche del mondo microscopico, (reversibili temporalmente) o lo studio di fenomeni come l’effetto Zenone quantistico e il suo impiego in tecniche di sensing di rumore.
Inoltre, sviluppiamo e realizziamo sperimentalmente nuovi paradigmi quantistici di misura in vari regimi, da forte (proiettiva) a “debole” (sequential weak measurements, protective measurement) caratterizzati da peculiari proprietà in grado di superare i limiti attuali delle misure quantistiche, aprendo così la strada a nuove ricerche sui fondamenti della fisica e ad innovative applicazioni nel campo delle tecnologie quantistiche.