Регистрация / Вход
Прислать материал

«Исследование наноразмерных систем, перспек-
тивных для квантовой информатики, спинтроники, оптоэлектроники и кванто-
вой электроники»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0103
Организация
КФТИ КазНЦ РАН
Руководитель работ
Салихов Кев Минуллинович
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Внебюджетные средства
2,4 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 30.09.2009
Разработана методика локального анодного окисления (ЛАО) пленок Со и Ni проводящим зондом атомно-силового микроскопа. Найдены оптимальные режимы (влажность, напряжение смещения, скорость сканирования), позволяющие путем перемещения зонда АСМ в режиме ЛАО по заданной траектории формировать на поверхности магнитных металлов окисленные, непроводящие области заданной конфигурации на глубину до 75 нм, с минимальными горизонтальными размерами 150 нм.
Синтезировано модельное соединение: 4,4'-(диазен-1,2-диил)дибензальдегид, содержащее в своем составе азобензильный фрагмент, способный к изменению конформации под действием УФ-облучения.
Методом перестраиваемой по частоте субмиллиметровой ЭПР-спектроскопии показано, что в синтетическом форстерите, легированном ионами хрома, кроме одиночных ионов Cr3+ образуются ассоциаты трехва-лентного хрома с другим парамагнитным центром, имеющим полуцелый спин. Показано, что облучение -лучами дозой до 107 рад не оказывает за-метного влияния на относительное содержание примесных ионов двух- и трехвалентного хрома в синтетическом форстерите.
Методом ЭПР установлен ферромагнитный характер обменного взаи-модействия Cu-Gd и для соединений [FeIII2LnIII2(μ3-OH)2(teaH)2(O2CCPh)6]•3MeCN {Ln=Y, Gd, Dy} установлены антиферромаг-нитный характер взаимодействия между ионами железа, параметры тонкой структуры одиночных центров железа и сделано предположение о наличии слабого взаимодействия между ионами железа и диспрозия.
Проведено описание квантовой памяти, основанного на обобщенной контролируемой обратимости в эволюции света и системы атомов (Раман эхо квантовая память, РЭКМ). Получены нелинейные системы уравнений, описывающие поглощение и восстановление световых полей, найдены усло-вия при которых возможна реализации полной обратимости этих двух про-цессов. п большие возможности при использовании РЭКМ в качестве кван-тового процессора. Определены возможности манипуляции параметрами атомной системы, при которых элемент РЭКМ может быть по-прежнему полностью обратимым, что позволит использовать его как для сохранения квантовой информации, так и для контролируемых манипуляций.

  Измерено время фазовой релаксации в полупроводнике CdS Td = 180фс. Наблюдено антистоксовое смещение спектра первичного фотонного эха по отношению к спектру возбуждения. На основании некоторых особенностей кривых затухания когерентного отклика показано, что оптическая дефази-ровка происходит за счет экситон-экситонного взаимодействия. В кинетиче-ских кривых затухания сигнала стимулированного фотонного эха появляется быстрая компонента (постоянная времени приблизительно 4,5 пс) в случае, если энергия возбуждающих импульсов превышает пороговую величину 0,4мкДж. На основе полученных результатов даны практические рекоменда-ции для синтеза нанокомпозитов CdS – полимер.
Развернуть
2
01.10.2009 - 15.12.2009
Созданы оригинальные программы для анализа АСМ изображений на-ночастиц. Для модельных систем показано, что с их помощью можно адекватно восстановить распределение наночастиц по размерам, если размер АСМ зонда меньше размера частиц. Впервые при компьютерном анализе АСМ изображений наночастиц учтены их возможное слипание и неровность подложки.
Впервые методом ЭПР исследованы четырехъядерные кластеры Fe2Ln2, построенные из ионов Fe3+ и редкоземельных ионов {Ln =Nd, Sm, Dy, Tb, Pr). Разработана программа расчета спектров ЭПР этих кластеров.
Впервые получены и исследованы термостабильные лантаноидсодер-жащие нематические аддукты бета-дикетонатов лантаноидов с основаниями Льюиса, обладающие эффективной люминесценцией. Получены низкотемпературные лантаноидсодержащие нематические композиты, в которых температура кристаллизации понижена, а интервал мезофазы расширен по сравнению с индивидуальными компонентами. Эффективность люминесценции в пленках, полученных на основе таких систем, возрастает в 2.5 раза по сравнению с индивидуальными комплексами.
На основе синтезированных аддуктов, путем допирования нанокластерами фотопроводящих коммерческих полимеров PFO и РVK, получены гибридные органо-неорганические нанокомпозиты. Найдено оптимальное для люминесценции соотношение компонентов. Разработаны методики получения наноорганизованных сред на основе лиотропных жк систем и нитратов лантаноидов, стабильных в широком температурном и концентрационном диапазоне и обладающих эффективной люминесценцией.
Разработаны впервые методики получения наночастиц CdS на основе темплатного синтеза из самоорганизующихся лиотропных мезофаз, размеры синтезированных наночастиц ~ 2 нм.
Методом импульсной ЭПР спектроскопии впервые установлена зависимость времени фазовой релаксации спинов примесных ионов Ho3+ в синтетическом форстерите Mg2SiO4 от магнитного поля и от температуры. Впервые для измерения времени фазовой релаксации между электронно-ядерными уровнями примесного парамагнитного иона в лазерном кристалле в нулевом магнитном поле применена методика импульсного ЭПР.
Экспериментально реализовано в ансамбле ядерных спинов псевдо-чистое синглетное состояние двух спиновых кубитов. Предложен модифици-рованный протокол квантовой телепортации в системе электронных спинов, осуществлено компьютерное моделирование квантовой телепортации с ис-пользованием модифицированного протокола. Осуществлен эксперимент по реализации операции CNOT в симметричном бирадикале. Выявлены пробле-мы и намечены пути их преодоления.
  Предложена и разработана схема раман-эхо квантовой памяти на «магнитных» слабозатухающих наноразмерных поверхностных поляритонах.
Получен патент на изобретение №2371465 «Лиотропная жидкокри-сталлическая композиция.
Создано учебно-методическое пособие ««Сканирующая ближнеполе-вая оптическая микроскопия микро- и наноструктур» для обучения на кафед-рах химической физики, оптики и нанофотоники, при подготовке магистров физического факультета КГУ.
Развернуть
3
01.01.2010 - 30.06.2010
Экспериментально реализован квантовый алгоритм Дейча на ядерных спинах молекулы глицина, 100% обогащенного 13С. Осуществлены численные эксперименты по реализации квантовых алгоритмов Дейча и Гровера на электронных спинах с учетом взаимных флип-флоп переворотов электронных спинов, вызванных спин-спиновым обменным и диполь-дипольным взаимодействиями между парамагнитными центрами. Найдены области значений магнитно-резонансных параметров парамагнитных центров с неспаренными электронами, которые позволяют с достаточно высокой надежностью осуществить на электронных спинах квантовые алгоритмы Дейча и Гровера.
Синтезированы и исследованы стационарным и импульсными методами ЭПР новые соединения, построенные из редкоземельных ионов и нитроксильных радикалов. Впервые обнаружено слабое спин-спиновое взаимодействие между ионами неодима и радикалами;
Впервые зарегистрирован и исследован магнитный фазовый переход в приконтактной области баллистических наноконтактов Ni при их нагреве протекающим током;
Созданы и исследованы методами фемтосекундной спектроскопии гибридные органико-неорганические нанокомпозиты; обнаружены и исследованы нелинейные свойства полученных композитов, а именно: многофотонное поглощение, генерация второй гармоники и люминесценция в области 529 нм;
Установлено существенное влияние окислительно-восстановительных свойств атмосферы при выращивании монокристаллов форстерита, легированных хромом или ванадием на валентное состояние примесных ионов и структуру примесных парамагнитных центров;
Показана возможность возбуждения слабозатухающих поверхностных поляритонов TM и TE поляризации, исследована их электромагнитная структура, продемонстрирована возможность когерентного контроля и усиленного нелинейного взаимодействия поляритонов, приводящего к появлению фазового сдвига, близкого к π.
Развернуть
4
01.07.2010 - 15.12.2010
Реализация квантового алго-
ритма нахождения периода
функций с использованием
электронных спинов в каче-
стве кубитов.
Оптимизация состава нано-
модифицированных поли-
мерных композиционных
материалов с управляемой
по частоте и интенсивности
люминесценции.
Разработка методик анализа
и изучение зависимости 4И-
2р и 4f-3d взаимодействий в многоядерных системах от
типа редкоземельного иона.
Получение и исследование
планарных наноструктур, в
которых в отдельную маг-
нитную наночастицу будет
инжектироваться спин-
поляризованный ток через
точечный контакт.
Разработка и исследование
способов детерминирован-
ного изменения квантовых
состояний света за счет ис-
пользования возможностей
оптической квантовой памя-
ти
Исследование динамики за-
путанных состояний элек-
тронно-ядерных спиновых
систем примесных ионов в
синтетическом форстерите.
Развернуть
5
01.01.2011 - 30.04.2011
Изучение влияния слабых
обменных взаимодействий и
геометрических факторов на Изучение влияния слабых
обменных взаимодействий и
геометрических факторов на
скорость релаксации медлен-
но релаксирующей намагни-
ченности многоядер-
ных кластеров.
Получение и исследование
наноструктур, в которых в
отдельную магнитную нано-
частицу будет инжектиро-
ваться спин-
поляризованный ток из иглы
сканирующего зондового
микроскопа.
Экспериментальное исследо-
вание зарядовой динамики в
полупроводниковой гетеро-
структуре (двумерный элек-
тронный газ) ОаАз/АЮаАз с
высокой подвижностью за-
рядов.
Разработка квантового алго-
ритма "управляемое НЕ"
(СМОТ) для электронной
спиновой системы примес-
ных димеров в форстерите.
Экспериментальная реализация на четырех ядерных
спиновых подуровнях иона
ванадия в синтетическом
форстерите логического
элемента СМОГ
Разработка программы вне-
дрения результатов НИР в
образовательный процесс.
Развернуть
6
01.05.2011 - 31.07.2011
Реализация квантового алго-
ритма исправления ошибок в
квантовых вычислениях с
использованием электрон-
ных спинов в качестве куби-
тов.
Исследование механизмов
перемагничивания наноча-
стиц спин-поляризованным
током и физическое обосно-
вание применения структур
на основе магнитных нано-
частиц в устройствах маг-
нитной памяти.
Разработка стратегии созда-
ния новых мономолекуляр-
ных магнетиков на основе редкоземельных ионов
Исследование новых эффек-
тивных нано-оптических
схем квантового процессин-
га на основе использования
когерентного контроля по-
верхностных поляритонов.
Проведение патентных ис-
следований и оформление
заявок на объект интеллек-
туальной собственности.
Экспериментальная реализа-
ция на сверхтонких поду-
ровнях примесных ионов в
форстерите алгоритмов
квантовых вычислений,
предложенных ранее для вы-
сокоспиновых ядер.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2015 - 2016, 13 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
профинансировано
Тема
Создание наносистем, перспективных для квантовой информатики, оптоэлектроники и катализа, и их исследование методами радиоспектроскопии, атомно-силовой микроскопии и лазерной спектроскопии.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологии и оборудования для обеспечения производства подложек нитрида галлия приборов электроники и оптоэлектроники на основе широкозонных полупроводников.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка конкурентоспособных технологий и создание опытно-промышленного производства подложек лейкосапфира, карбида кремния и нитрида галлия для широкого класса приборов оптоэлектроники и электроники.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 26 мес.
Бюджетные средства
300 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка методов получения ферромагнитных полупроводниковых структур для устройств электроники и информатики, работающих на новых функциональных принципах.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 20 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
4
Тема
Исследование квантовых газов и квантовых конденсированных сред в мезо- и наноразмерных системах при сверхнизких температурах.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1