На нашем сайте в целях хранения настроек и показа статей и новостей на выбранном вами языке используются файлы cookie. Нажимая кнопку ОК, вы соглашаетесь с этим.
Группа
Прецизионные квантовые измерения
Николай Колачевский
Научный руководитель
Публикации группы
О группе
Группа создала первый в России квантовый вычислитель на ионах. Это стало возможным благодаря проведенным ранее исследованиям, в которых мы являемся мировыми лидерами. Они включают исследования лазерного охлаждения и прецизионную лазерную спектроскопию сильно запрещенных переходов в ионах и нейтральных атомах. Мы впервые продемонстрировали лазерное охлаждение и захват атомов тулия в магнито-оптическую ловушку, лазерное возбуждение часового перехода, определили магическую длину волны. Разработанные нами лазеры с беспрецедентной стабильностью частоты отвечают самым высоким требованиям службы времени и частоты России
Основанная в 2015 году, группа стала ведущей экспериментальной командой в России в области охлаждения и захвата ионов, а также оптических часов на одиночных ионах и нейтральных атомах.
Область прецизионных квантовых измерений включает в себя квантовые сенсоры и оптические часы для разнообразных фундаментальных и прикладных исследований. Лазерное охлаждение и квантовые манипуляции с атомами и ионами находят множество применений в метрологии времени и частоты, глобальной навигационной системе, инерциальной навигации, гравиметрии, квантовых вычислениях и квантовых симуляциях. Квантовые манипуляции с одиночными ионами в линейных ионных ловушках являются одним из доказанных путей проведения высокоточных квантовых вычислений.
Помимо фундаментальных исследований, группа занимается разработкой ультрастабильных лазеров с беспрецедентной стабильностью частоты, что крайне востребовано в прецизионных измерениях. Также исследуется явление оптической бистабильности, которое открывает возможность управлять частотой одного оптического пучка при помощи другого посредством внешнего высокодобротного оптического резонатора, что представляет интерес для создания оптических логических элементов, а также замедления света и создания оптической памяти.
Имея в распоряжении квантовый кудитный вычислитель с регистром, содержащим 10 ионов, мы нацелены на увеличение достоверности квантовых операций и поиск полезных квантовых алгоритмов, реализуемых на такой вычислительной установке. Для этого мы ведем исследования по развитию методов прецизионной лазерной спектроскопии, поиску способов уменьшения вычислительных ошибок и подавления декогеренции и других видов шумов квантового вычислителя.
Группа также ведёт исследования в области квантовых сенсоров и занимается разработкой точных и мобильных часов на основе ионов и ультрахолодных атомов, лазерных методов передачи сверхстабильных сигналов частоты на большие расстояния и измерения флуктуаций расстояния.
Кроме того, группа начала исследования возможности создания квантовых элементов на основе ионов в ловушках, пригодных для обучения нейронных сетей, — квантовых мемристоров. Классический мемристор — это электрический элемент, способный менять свое сопротивление в зависимости от протекшего через него заряда, благодаря чему он может не только выполнять функцию памяти, но и выступать в качестве искусственного синапса, суммирующего входящие сигналы аналогично тому, как это происходит в нейронах живых организмов. В результате теоретического исследования группа предложила схему экспериментальной реализации квантового мемристора на холодных ионах иттербия.
Направления деятельности
- 1
Оптические часы на атомах тулия - 2
Спектроскопия 1S - 2S перехода в мюонии (коллаборация MuMASS) - 3
Открытые квантовые системы - 4
Ультрастабильные лазерные источники и методы передачи сверхстабильных сигналов частоты на большие расстояния и в другие спектральные диапазоны - 5
Квантовый вычислитель на ионах иттербия - 6
Оптические часы на ионах
Участники
Даниил Проворченко Младший научный сотрудник
Никита Жаднов Старший научный сотрудник
Никита Семенин Младший научный сотрудник
Дмитрий Трегубов Старший научный сотрудник
Ксения Хабарова Заместитель руководителя
Илья Заливако Ведущий научный сотрудник
Александр Борисенко Ведущий научный сотрудник
Денис Крючков Научный сотрудник
Константин Кудеяров Старший научный сотрудник
Андрей Корольков Научный сотрудник
Кристина Галстян Младший научный сотрудник
Михаил Аксенов Старший научный сотрудник
Денис Мишин Младший научный сотрудник
Марат Шакиров Младший научный сотрудник
Павел Сидоров Младший научный сотрудник
Виктор Беляев Ведущий инженер
Павел Каменских Младший научный сотрудник
История группы
2014 Подписано соглашение между РКЦ и Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН о создании совместной лаборатории
2015 Впервые проведено прямое возбуждение часового перехода 1140 нм в лазерно-охлажденном облаке атомов тулия
Сконструирована ионная ловушка для ионов Mg+ и Al+. Первые ионы задетектированы с использованием электронного умножителя. Исследованы многочастичные потери ионов из ловушки
2016 Совместно с MPQ получены новые результаты по прецизионной спектроскопии 1S-3S перехода в атоме водорода с использованием чирпированных лазерных импульсов
Расчеты поляризуемости тулия и межатомных взаимодействий продемонстрировали, что неточность предложенных оптических часов может достигать единиц 18-го знака
Лабораторный кластер заработал в полном режиме. Тулиевая установка пересобрана и модернизирована в новой лаборатории
2017 Изучен новый режим тулия в магнито-оптической ловушке – впервые напрямую наблюдалось и было интерпретировано одновременное действие механизмов доплеровского и субдоплеровского охлаждения
Организована «Международная конференция по физике, посвященная столетию со дня рождения В.Л. Гинзбурга»
Получен грант Министерства образования и науки РФ на разработку бортовых спутниковых ионных часов Yb+
2020 Разработаны первые в России транспортируемые часы на одиночном ионе иттербия
2021 Создан один из первых в мире универсальных ионных кудитных квантовых процессоров. Совместно с группой Алексея Федорова реализована его интеграция с облачной платформой, при помощи которой удаленные пользователи получили возможность запускать на нем свои квантовые алгоритмы.
2022 Создан универсальный кудитный процессор следующего поколения на 16 кубитах, закодированых в восьми ионах-куквартах. Точность однокудитных и двухкудитных операций в этом процессоре достигла 99,4 и 95% соответственно.
2023 Квантовый регистр вычислителя увеличен до 20 кубит, реализованы первые квантовые алгоритмы.
Фотографии
