В Москве состоялось Расширенное заседание Научного совета по фотонике и оптике Отделения физических наук РАН.
Выступление Н.Н. Колачевского. Источник: ФИАН
Мероприятие прошло в рамках 20-й международной специализированной выставки лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики» и было посвящено обсуждению избранных направлений и научных результатов 2025 года институтов РАН под научно-методическим руководством ОФН РАН.
Были рассмотрены достижения в области квантовых вычислений, микрорезонаторных технологиях, спектроскопии межзвездных льдов, флуоресцентной наноскопии и квантовой сенсорики, нанотремометрии, технологий квантово-каскадных лазеров, когерентного сложения лазерных пучков, рентгеновской нанолитографии, перовскитных технологий, физики полупроводниковых квантовых точек, магнетоплазмоники. Участники отметили высокую фундаментальную и практическую значимость исследований и разработок.
С приветственным словом к участникам заседания обратились академик-секретарь ОФН РАН академик Виталий Кведер, сопредседатели Совета академик РАН Николай Колачевский и академик РАН Сергей Гарнов, президент Лазерной ассоциации д.ф.-м.н. Николай Евтихиев, а также член-корреспондент РАН Андрей Наумов и д.ф.-м.н. Наталья Истомина.
В ключевом докладе академика РАН Н.Н. Колачевского (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН) были представлены передовые методы фотоники в квантовых вычислениях на ионной платформе. Проанализировано мировое состояние разработок квантовых процессоров: компаниями Quantinuum, Google, Atom Computing достигнуто управление тысячами кубитов, точность двухкубитных операций превышает 99,9%. В России ведутся работы по фотонным, атомным, сверхпроводниковым и ионным платформам. Ключевой результат – создание ионного квантового компьютера на основе 35 ионов иттербия-171 в линейной ловушке Пауля, обеспечивающего 70 кубитов. Разработаны методы поиска форм импульсов для двухкубитных операций на полном регистре, средняя точность операций составила 95,4%. Впервые экспериментально продемонстрирован (декабрь 2025) алгоритм Гровера с использованием куквартов (qudits) – многоуровневых квантовых систем, что позволяет увеличить эффективное число кубитов. Достигнут мировой рекорд масштабирования гейта Тоффоли (N=10). Представлена новая планарная ионная ловушка с высотой удержания 230 мкм, совместимая с интеграцией волноводов и фотолитографическим производством, продемонстрирован захват цепочки из 5 ионов.
В докладе члена-корреспондента РАН А.В. Наумова (ТОП ФИАН) представлены современные подходы к люминесцентной нанотермометрии на основе одиночных квантовых излучателей. Рассмотрена фундаментальная проблема определения температуры на наномасштабе – уровне отдельных молекул, квантовых точек и центров окраски в нанокристаллах. Показано, что традиционные методы термометрии не применимы в нанообъёмах, где температура теряет макроскопический смысл. Альтернативой служит люминесцентная термометрия, использующая температурную зависимость спектральных параметров зондов: положения и ширины спектральных линий зондов, соотношения интенсивностей, кинетики и статистики фотонов. Детально проанализированы возможности различных нанотермометров: одиночных молекул и полупроводниковых квантовых точек (два направления уже отмечены Нобелевскими премиями), центров окраски в алмазе (NV, SiV, GeV). Особое внимание уделено открытию загадочных центров окраски LX в алмазах, полученных методом HPHT. Эти центры демонстрируют уникальную яркую узкополосную люминесценцию, сохраняющую высокую чувствительность к температуре вплоть до комнатной температуры. Достигнутая точность определения температуры составляет 0,1 градуса при времени экспозиции всего 100 мс, что открывает перспективы для сверхточных измерений в биомедицине и нанофотонике. Приведен обзор авторских результатов по исследованию электрон-фононного взаимодействия, определяющему уширение бесфононных спектральных линий. Разрабатываемая мультимодальная флуоресцентная наноскопия позволяет картировать температурные поля с субдифракционным пространственным разрешением. В докладе подчёркивается, что дальнейшее развитие направления во многом определяется внедрением инновационных гибридных методов синтеза наноструктур. Среди ключевых подходов – совмещение техники ДНК-оригами и электронной нанолитографии, что обеспечивает прецизионное позиционирование одиночных эмиттеров, управление их фотофизическими свойствами и создание активных субстратов для гигантского комбинационного рассеяния. Комбинация передовых синтетических методов с высокочувствительной спектроскопией одиночных квантовых объектов формирует основу для нового поколения сенсорных и визуализационных технологий.
Подводя итоги заседания, организаторы и участники отметили высокую фундаментальную важность и прикладную востребованность представленных в докладах результатов, а также высокую эффективность обсуждения полученных за год ключевых результатов и актуальных направлений отрасли в формате академической дискуссии Научного совета по оптике и фотонике Отделения физических наук РАН.
Информация и фото предоставлены Отделом по связям с общественностью ФИАН
