19 мая на Физическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова состоялся пресс-тур, приуроченный к традиционному весеннему празднику «День физика – 2017». Сотрудники факультета провели экскурсию в три университетские лаборатории, рассказали о последних разработках в области квантовых технологий и криптографии, о новейших открытиях и приборах, разработанных в стенах факультета.
Сергей Кулик, заведующий лабораторией квантовых и оптических технологий, доктор физико-математических наук
Собрав всех гостей мероприятия в холле здания Центра коллективного пользования МГУ, сотрудники факультета пригласили журналистов осмотреть первую лабораторию – лабораторию квантовых и оптических технологий. «Гидом» по лаборатории стал ее заведующий, доктор физико-математических наук Сергей Павлович Кулик. Он спускается в подвал ЦКП, где и располагается лаборатория, а затем останавливается возле ее входа – всем гостям необходимо надеть бахилы, здесь очень важно поддерживать чистоту. Войдя в лабораторию, можно увидеть два больших стола, заставленных небольшими по размеру оптическими приборами, соединенными друг с другом различными волокнами. Здесь занимаются изучением такой науки, как квантовая обработка информации. Как рассказал журналистам Сергей Кулик, именно в этой лаборатории особое внимание уделяют квантовой коммуникации и квантовым вычислениям, исследуют квантовые симуляторы, работающие на квантовых алгоритмах и способные решать, в отличие от универсального квантового компьютера, более узкие задачи.
Перспективным направлением является разработка методов управления одиночными атомами, помещенными в магнитно-оптические дипольные ловушки. Отдельный незаряженный атом – прототип элементарного квантового логического устройства. И для того чтобы сделать из такого атома типологическое устройство, нужно уметь его контролировать, а также найти возможность «переговариваться» с атомом. Делать это можно с помощью квантовых состояний света: атому передается состояние световой волны, которую он поглощает, затем «переваривает» в себе полученную информацию и отвечает на нее «выбросом» другого состояния света. Контролировать атом, перемещать его из одного места в другое можно также с помощью специального оптического «пинцета». Пинцет – остро сфокусированное лазерное излучение, находящееся в вакуумной камере и способное манипулировать «попавшими в ловушку» одиночными атомами. С помощью такого процесса можно проводить различные элементарные логические операции, которые потом, если их правильно оформить в железе, могут стать прообразом квантового регистра.
Сотрудники лаборатории квантовых оптических технологий гордятся тем, что смогли впервые увидеть атом. Как объяснил Сергей Кулик, оказалось, что атом излучает свет, и с помощью специальных приборов этот свет можно зафиксировать в режиме изображения и зарегистрировать. Фактически это означает, что, увидев этот свет, вы видите атом. Конечно, полученная картинка не идентична той, которую нам всегда показывали в школе – ядро атома, оболочка… Здесь мы видим некое размазанное пятнышко, потому что атом все же перемещается, несмотря на то, что в «ловушке» очень высокий вакуум и низкая температура. Это очень перспективное направление исследований, ведь если вы можете общаться с одним атомом и умеете его перемещать и контролировать, то рядом с ним можно также поставить и второй атом, и третий, и создать целую сетку из них, а затем нарастить в объеме и получить атомный кристалл. На основании этих технологий можно создавать квантовые вычислители, обладающие сверхвысокой скоростью работы, и квантовые повторители, которые значительно увеличат дальность квантовых линий связи.
Татьяна Долгова, кандидат физико-математических наук, лаборатория нанооптики и метаматериалов
В дверях следующей лаборатории журналистов встретила старший научный сотрудник физического факультета, кандидат физико-математических наук Татьяна Викторовна Долгова. Второй лабораторией в экскурсии стала лаборатория нанооптики и метаматериалов. По всему внешнему виду лаборатории и находящегося в ней оборудования она, на первый взгляд, мало чем отличается от первой. Однако занимаются здесь совершенно другой областью науки, а именно фотоникой. Фотонные устройства сегодня призваны заменить уже так полюбившуюся нам электронику. Эту замену необходимо осуществить для достижения лучших скоростей. А что может быть быстрее скорости света?
Сегодня фотоника уже начала вступать в жизнь человека. Большинство из нас пользуется оптико- волоконной связью (МГТС). Проблема состоит в том, что, когда это волокно поступает в наш модем, там происходит медленное преобразование света из фотонов в электроны, и этот процесс занимает по сегодняшним меркам немало времени и ограничивает скорость получения информации. Для того чтобы достичь лучших скоростей, необходимо устранять подобные «узкие места», сделать оптический транзистор, уметь упаковывать множество уже оптических, а не электронных дорожек в фотонный чип. Всем этим успешно занимаются в этой лаборатории. Кроме того, здесь же исследуются фундаментальные задачи, связанные с возбуждением оптических резонансов в диэлектрических и плазмонных метаматериалах и метаповерхностях, разрабатывается методика автоматизированной 3D нанолитографии. Гордостью лаборатории является демонстрация сверхбыстрого оптического переключения в полупроводниковых метаповерхностях.
Александр Образцов, профессор, доктор физико-математических наук, лаборатория углеродных материалов
Третьей и последней лабораторией пресс-тура стала лаборатория углеродных материалов, расположенная уже не в ЦКП МГУ, а на самом физическом факультете. О деятельности лаборатории рассказал доктор физико-математических наук, профессор Александр Николаевич Образцов. В одном из помещений лаборатории находятся экспериментальные установки, с помощью которых получают пленочные углеродные материалы различного типа: алмаз, графит и графен, углеродные нанотрубки. Одна из установок была полностью разработана на физическом факультете. Оригинальные конструктивные и научные решения, заложенные при создании установки, позволяют получать материалы с уникальными свойствами. Ее аналоги были разработаны для многих зарубежных научных центров.
Особое внимание сотрудники лаборатории уделяют получению и изучению новых форм углеродных материалов. Так в последнее время ими получены графеновые пленки большой площади, углеродные «наносвитки», представляющие собой спирально закрученные слои графена, а также иглоподобные алмазные кристаллиты с удивительно красивой и геометрически правильной пирамидальной формой. В Лаборатории разработаны методы манипуляции алмазными игами и другими углеродными структурами, позволяющими создавать на их основе прототипы приборов и устройств, предназначенных для локальных измерений различного типа.
Даже не физик заметит -- кадровый состав лабораторий молодеет: все больше студентов, аспирантов и молодых ученых приходят сюда с огромным желанием заниматься наукой. Около 80 % сотрудников лабораторий – молодые ученые и исследователи в возрасте до 35 лет. Это только подтверждает заинтересованность молодых людей в науке и их веру в перспективность научной карьеры. А это значит, что российскую науку действительно ждет великое и светлое будущее.
