Сотрудники Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), Института спектроскопии РАН (ИСАН) и Института лазерной физики Сибирского отделения РАН (ИЛФ СО РАН) обсудили развитие технологий квантовой коммуникации. В научной сессии, которая прошла сегодня в рамках форума «Микроэлектроника 2024», принял участие академик РАН Александр Горбацевич.

О моделях квантовых мемристоров на захваченных ионах YB+ рассказала ведущий научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Ксения Хабарова. В частности, она пояснила, что квантовый мемристор — это устройство, которое одновременно демонстрирует квантовую когерентность отображения входного состояния на выходное и «мемристивное поведение» в своем классическом пределе.

«Плюс такой системы, если её реализовать, это возможность использовать перепутанные состояния, чисто квантовые свойства, и квантовый параллелизм, то есть ускорение любых вычислительных процессов. Но при этом надо понимать, что свойство памяти — это нелинейная особенность, она выходит за рамки унитарной эволюции. Соответственно, мемристивность требует, чтобы система имела немарковское поведение, что не может быть достигнуто, если мы проводим унитарные преобразования только над замкнутыми системами», — сказала докладчик.

В ходе сессии старший научный сотрудник Института спектроскопии РАН Антон Афанасьев рассказал об атомном чипе для решения задач квантовой сенсорики. Он заметил, что ИСАН — единственный институт в России, который занимается направлением атомных чипов.

«Развитие квантовой сенсорики происходит в рамках распространения квантовой метрологии, где основная цель — улучшить чувствительность и точность измерений методами использования свойств квантовых систем. Вся игра идёт на запутанности состояний, суперпозиций квантовых состояний. Квантовый сенсор — это некий инструмент, при помощи которого мы создаём большую область для измерения, стандартизации измерений», — отметил учёный.

По словам Антона Афанасьева, сегодня есть запрос на проверку фундаментальных законов с применением квантовых сенсоров: использование холодных атомов в космосе для детектирования гравитационных волн и взаимодействия с тёмной материей. Кроме того, развивается прикладное поле задач, например, установка атомных часов на спутнике способна увеличить точность позиционирования навигационных систем.

Для создания квантовых сенсоров нужен источник холодных атомов — атомный пучок, атомный фонтан или атомный чип. На сегодняшний день в ИСАН разработан атомный чип, на котором активно ведутся эксперименты. «Вблизи такого атомного чипа мы можем охлаждать атомы и контролировать положение и свойства облака холодных атомов <…> Такую систему уже можно использовать для построения атомных часов на борту космических аппаратов», — добавил Антон Афанасьев.

Говоря об областях применения атомных магнетометров, разработкой прототипов которых занимаются сотрудники института, он отметил, что появляется новый класс приборов — миниатюрные высокочувствительные магнитные сенсоры, которые внедряются в магнитную энцефалографию (МЭГ) и магнитную кардиографию (МКГ).

Кроме того, высокочувствительные атомные магнитометры позволили зарегистрировать биомагнетизм растений, существование которого долгое время вызывало споры, детектировать «магнитные предвестники» землетрясений и искать частицы тёмной материи.

Научная сессия состоялась в рамках десятого форума «Микроэлектроника 2024», который проходит в эти дни на федеральной территории «Сириус». Юбилейное мероприятие проводится в преддверии нового профессионального праздника — Дня работника электронной промышленности, с инициативой установления которого к Правительству РФ обратился президент РАН академик Геннадий Красников.