Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Устинов Алексей Валентинович Россия
Номер договора
11.G34.31.0062
Период реализации проекта
2011-2015

По данным на 30.01.2020

35
Количество специалистов
82
научных публикаций
1
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Ученые лаборатории проводят экспериментальные исследования электромагнитных свойств сверхпроводящих метаматериалов в диапазоне сверхвысоких частот с использованием одномерных и двумерных структур. Использование сверхпроводников для изготовления метаматериалов позволяет уменьшать размеры мета-атомов вплоть до наномасштаба, сохраняя при этом низкие потери, высокую однородность и частотную перестройку. Результаты исследований используются при создании новых устройств в области космических исследований, коммуникаций и сенсорных технологий.

Название проекта: Сверхпроводящие метаматериалы

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований: Создание сверхпроводящих метаматериалов и квантовых устройств на основе сверхпроводниковых кубитов, исследование их электрофизических свойств, а также разработка рекомендаций по их применению в низкотемпературной электронике, квантовых схемах, метрологии и квантовых вычислениях

Цель проекта: Исследование свойств сверхпроводящих метаматериалов на основе электромагнитных микроструктур


Практическое значение исследования
  • Впервые в России измерен сверхпроводящий кубит – основной элемент для построения квантовых компьютеров.
  • Впервые в мире реализован квантовый метаматериал из сверхпроводящих кубитов.
  • Разработан новый тип сверхпроводящих кубитов – «зеркальные кубиты» – и метаматериал на их основе.
  • Создан принципиально новый тип сверхпроводящего кубита, основанный не на джозефсоновском переходе, а на сплошной сверхпроводящей нанопроволоке.
  • Впервые в мире исследованы двумерные массивы сверхпроводниковых мета-атомов с резонансными частотами в СВЧ-диапазоне и обнаружена их синхронизация.
  • Разработана аналитическая модель спирального резонатора и исследованы метаматериалы на основе спиральных резонаторов.
  • Разработана концепция нового сверхпроводящего болометра с микроволновым считыванием для применения в радиоастрономии.
  • Разработан планарный метаматериал нового типа с тороидальным моментом.
  • Разработан новый метод исследования магнитной динамики микрообъектов с применением сверхпроводящих резонаторов.

Внедрение результатов исследования:

  • Получен патент на изобретение № RU 2579813 «Усиливающий сверхпроводящий метаматериал», авторы С. В. Эйсмонт, С. В. Шитов, А. В. Устинов, дата приоритета 30.12.2014.
  • Получен патент на изобретение № RU 2666965 «Диэлектрический метаматериал с тороидным откликом», авторы И. В. Стенищев, А. А. Башарин, дата приоритета 19.12.2016.

Образование и переподготовка кадров:

  • Организована стажировка студентов и аспирантов в Технологическом институте Карлсруэ (Германия).
  • Защиты: 3 кандидатские диссертации.
  • Разработаны и планируются к внедрению курсы «Экспериментальные и аналитические методы прикладной сверхпроводимости», «Квантовый конструктор: физические принципы и свойства» и онлайн-курс для студентов физических специальностей «Квантовая механика для современной инженерии».
  • Организованы курсы лекций для студентов НИТУ и других вузов в Лаборатории: «Сверхпроводящие кубиты», «Сверхпроводимость и ее высокочастотные применения».

Организационные и инфраструктурные преобразования:

  • Создана современная, хорошо оснащенная микроволновая криогенная лаборатория, которая состоит из двух функциональных частей: лабораторного помещения для проведения экспериментальных исследований, включая два криостата замкнутого цикла, чистую зону класса ИСО-7 с уникальным оборудованием для микролитографии, оборудование для микроволновых (СВЧ) измерений, и офисного помещения, включая помещение для семинаров и совещаний.
  • Запущены новые инфраструктурные проекты: «Физические основы современной микро- и наноэлектроники, включая сверхпроводящую электронику и спинтронику» (2014 г.), «Нелинейная динамика, запутанность и самоорганизация в физике и технологиях» (2015 г.), «Сверхпроводящие гибридные структуры и метаматериалы для элементов квантовой электроники» (2016 г.), «Возникновение квантовых фаз в материалах со спиновым и зарядовым упорядочением» (2017 г.).
  • Лаборатория вошла в консорциум российских организаций, объединенных с целью формирования научно-технического и технологического задела в области создания квантовых компьютеров и систем квантового моделирования свойств материалов (2016 г.).

Другие результаты:

  • Проведена международная конференция «Взаимодействие сверхпроводимости и магнетизма в наносистемах» совместно с кафедрой теоретической физики и квантовых технологий в НИТУ «МИСиС» (2015 г.).
  • Проведена серия Шмидтовских семинаров в НИТУ «МИСиС» (2014–2018 гг.).
  • Совместно с МФТИ и РКЦ проведена международная конференция «Сверхпроводниковые квантовые технологии» (Москва, 2018 г.).

Сотрудничество:

  • Технологический институт Карлсруэ (Германия), Институт физики твердого тела РАН (Россия): совместные исследования, стажировки студентов, аспирантов молодых исследователей
  • Институт фотонных технологий (Германия), Критский университет (Греция), Университет Мэриленд (США), Университет Лафборо (Великобритания), Университет Твенте (Голландия), МГТУ имени Н. Э. Баумана (Россия): совместные исследования
  • Политехнический университет Турина (Италия): совместные исследования, стажировки студентов, аспирантов молодых исследователей, совместные научные мероприятия
  • МФТИ (Россия), Российский квантовый центр в Сколково (Россия): совместные исследования, студенческие обмены, совместные научные мероприятия

Скрыть Показать полностью
Shulga K.V., Il’ichev E., Fistul M.V., Besedin I.S., Butz S., Astafiev O.V., Hubner U., Ustinov A.V.
Magnetically Induced Transparency of a Quantum Metamaterial Composed of Twin Qubits. Nature Communications 9: 150 (2018).
Kuzmin A.A., Semenov A.D., Shitov S.V., Merker M., Wünsch S.H., Ustinov A.V., Siegel M.
Superconducting noise bolometer with microwave bias and readout for array applications. Applied Physics Letters 111(4): 042601 (2017).
Maleeva N., Averkin A., Abramov N.N., Fistul M.V., Karpov A., Zhuravel A.P., Ustinov A.V.
Electrodynamics of planar Archimedean spiral resonator. Journal of Applied Physics 118 (3): 033902 (2015).
Macha P., Oelsner G., Reiner J.-M., Marthaler M., André S., Schön G., Hübner U., Meyer H.-G., Il’ichev E., Ustinov A.V.
Implementation of a Quantum Metamaterial Using Superconducting Qubits. Nature Communications 5: 5146 (2014).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Функциональные квантовые материалы

Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Физика

Москва

Клингелер Рюдигер

Германия

2021-2023

Лаборатория спиновой физики двумерных материалов

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Физика

Москва

Яковлев Дмитрий Робертович

Россия

2021-2023

Лаборатория магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И.Ульянова (Ленина)

Физика

Санкт-Петербург

Костылев Михаил Павлович

Австралия, Россия

2021-2023