Квантовые симуляторы и интегрированная фотоника

Группа работает в области охлаждения лазером 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.