Our website uses cookies to manage some features and to show you news and announces in selected language. By clicking on OK button, you accept the use of cookies.
Group of
Квантовые симуляторы и интегрированная фотоника
Алексей Акимов
Научный руководитель. Научный директор РКЦ
Group publications
About the Group
Атом тулия является хорошим кандидатом для квантовой симуляции из-за высокого орбитального момента в основном состоянии, что позволяет изучать диполь-дипольное взаимодействие и наблюдать резонансы Фешбаха в малом магнитном поле
Группа работает в области области лазерного охлаждения и квантовых симуляций с атомами тулия, разработки квантовых и квантово-вдохновленных сенсоров и элементов квантовых систем на основе центров окраски в алмазе, их исследования с точки зрения приложений в магнитометрии и термометрии, а также квантовых битов при комнатной температуре на основе той же платформы.
Задача группы — реализация квантового моделирования сложных для решения на современных суперкомпьютерах задач квантовой механики и материаловедения.
Поле применения квантовых симуляций охватывает такие важные вопросы, как решение задач материаловедения, понимание высокотемпературной сверхпроводимости, решение вопросов квантовой химии.
В области исследования центров окраски использование квантовых алгоритмов в сочетании с наличием у центров окраски узких спектральных линий при комнатной температуре позволяет использовать эти центры для реализации компактных твердотельных сенсоров.
В настоящее время исследователи осуществляют квантовое моделирование с помощью ультрахолодных атомов, которые помещаются в оптическую решетку – структуру, сформированную интерференцией пересекающихся лазерных лучей. Взаимодействие между атомами может регулироваться в широких пределах с помощью параметров оптической решетки и так называемых резонансов Фешбаха. Такие резонансы — короткоживущие связанные состояния, способные формировать виртуальные молекулы, — возникают только при низкой температуре, когда энергия движения атомов оказывается сопоставимой с энергией виртуального молекулярного состояния. Благодаря регулированию конфигурации оптических решеток, заполнения узлов решетки, силы взаимодействия между узлами, а также возможности добавления беспорядка в эту систему, она оказывается очень гибкой и позволяет моделировать сложные квантовые системы.
Research Areas
- 1
Глубокое лазерное охлаждение атома тулия и квантовые симуляторы с ним - 2
Исследования центров окраски в алмазе с точки зрения приложений в квантовых технологиях
Members
Владислав Цыганок Заместитель руководителя лаборатории
Даниил Першин Старший научный сотрудник
Павел Аксенцев Младший научный сотрудник
Анна Зыкова Менеджер проектов
Владимир Хлебников Старший научный сотрудник
Иван Пырх Научный сотрудник
Давлет Кумпилов Старший научный сотрудник
Иван Кожокару Старший научный сотрудник
Полина Вилюжанина Младший научный сотрудник
Арджуна Руднев Младший научный сотрудник
Святослав Дрофа Стипендиат-исследователь
Айрат Ибрахимов Стажер-исследователь
Александр Козодаев Стажер-исследователь
Сергей Кузьмин Стажер-исследователь
Кирилл Дядькин Младший научный сотрудник
Александр Чернявский Младший научный сотрудник
Юрий Буньков Заведующий лабораторией
History
2011 Создание группы в рамках Российского квантового центра
2013 Начало работы в новой лаборатории РКЦ
Получение первых холодных атомов
Разработки и испытание совместно с компанией Skonеl нового поколения свехпроводниковых детекторов, оптимизированных для работы с NV центрами окраски в алмазе
Использование новых детекторов для характеризации однофотнных источников на базе центров окраски в алмазе
2014 Реализована магнито-оптическая ловушка атомов тулия на сильном переходе
Совместно с компанией Skontel: Оптимизация однофотонных детекторов, понижение их темновых отчетов и повышение максимальной скорости отсчетов
2015 Реализована магнито-оптическая ловушка атомов тулия с патокой предварительного охлаждения
Первое измерение столкновений с участием света в атомах тулия в новой магнито-оптической ловушке
Совместно с компаниями Skontel, Фотонные Нано-Мета Технологии и Университетом Perdue разработка однофотонных источников на базе NV центров, усиленных метаматериалами
2016 Загрузка атомов тулия в оптическую дипольную ловушку на длине волны 532 нм
Обнаружение резонансов Фешбаха в низком поле
Реализован волоконный однофотонный источник на основе NV центров в алмазе
2017 Реализация почти полной спин-поляризации холодного облака атомов тулия
Продемонстрированы яркие однофотонные источники в агрегатах детонационных наноалмазов
2018 Детальное исследование резонансов Фешбаха поляризованных атомов в широком диапазоне температур. Обнаружен эффект изменения статистики резонасов с температурой и аномальный температурный сдвиг резонансов
Измерена поляризуемость атома тулия в оптической дипольной ловушке на 532 нм
С помощью специальной антенны проведена микроволновая спектроскопия основного состояния атома тулия
Совместно с Университетом ИТМО разработана антенна, использующая высокоэффективный диэлектрический резонатор для создания однородного микроволнового поля в большом объеме алмаза
2019 Совместно с университетом ИТМО было разработано второе поколение СВЧ-антенны для манипулирования основным состоянием атома тулия, показан перенос населённости между соседними магнитными уровнями с эффективностью не хуже 93%
Экспериментально измерен температурно-зависимый сдвиг спина ядра ¹⁴N, связанный со сверхтонким расщеплением NV-центра
2020 Получен и оптимизирован конденсат Бозе-Эйнштейна атомов тулия методом машинного обучения
Предложены методы оптимизации когерентных свойств NV центров для сенсорных приложений
Исследованы центры SiV в наноалмазах
2021 Объяснен аномальный температурный сдвиг резонасов Фешбаха в атоме тулия
Предложен новый метод измерения концентрации азота (С-центров) в алмазах на основе внутренней магнитометрии в алмазе
2022 Изготовлена оптическая дипольная ловушка на длине волны 1064 нм. В ней проведено испарительное охлаждение атомов тулия до состояния Бозе-Эйнштейновского конденсата. Получено около 16000 атомов в состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна
Исследованы возможность оптимизации когерентных свойств NV центров для сенсорных приложений в случае высоких концентраций. Получена рекордная конверсия атомов азота в полезные NV центры в 37%
Исследовано взаимодействие NV центров с плотным ансамблем 13 го изотопа углерода
2023 Модификация установки – создание второго «научного» вакуумного объема и реализация транспорта ультра холодных атомов между объемами
Получен конденсат Бозе-Энштейна в научном объеме
2024 Реализована одномерная решетка и беспорядочный потенциал для конденсата
Выполнена работа по оптимизации чувствительности и упрощению сенсоров температуры на основе GeV центров в алмазе
Выполнен цикл работ по реализации когерентного контроля состояний ядерного спина в NV центрах окраска в алмазах
2025 Измерена поляризуемость атома тулия на длине волны 574 нм, найдена конфигурация с нулевой поляризуемостью, что открывает путь к реализации селективного перемещения атомов в оптической решетке
Обнаружена возможность тысячекратного подавления потерь на неосновном магнитном уровне атома тулия, что открывает возможность использования в квантовых симуляциях Зеймановских компонент атома тулия
Проведено исследование взаимодействия ансамблей NV центров различных ориентаций в одном алмазе, сделаны выводы о их роли такого взаимодействия в сенсорных приложениях
Разработан новый принцип построения генераторов микроволнового диапазона на основе магнонных структур
Photos
