• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Научное направление «Квантовая наноэлектроника»

Научный руководитель д.ф.-м. н. профессор департамента электронной инженерии Константин Юрьевич Арутюнов.

Все мировые авторитеты в области микро- и нанотехнологий сходятся во мнении, что в самое ближайшее время (по разным оценкам в 2017-2018 гг.) дальнейшее увеличение степени интеграции коммерческих наноэлектронных изделий перестанет быть возможным. При этом приводятся две основные причины. Первая, чисто технологическая - невозможность эффективного отвода тепла, выделяемого в единице объема (площади) интегральной схемы. Вторая проблема - фундаментальная: при достижении определенных размеров (очень грубая оценка - порядка 10 нм) процесс протекания электрического тока в таких сверхминиатюрных элементах уже не подчиняется законам классической электротехники, и начинают проявляться  качественно новые квантовые явления, нарушающие штатный режим работы устройства.

Квантовая наноэлектроника - новая область знаний, лежащая на самом переднем крае таких дисциплин как квантовая механика, электроника, криогеника, материаловедение и нанотехнология. Наряду с негативным влиянием квантовых размерных эффектов на работу «стандартных» устройств, те же самые явления могут быть использованы, например, для построения качественно нового поколения логических элементов - кубитов (англ. qubit), основанных на принципиально отличных от классических принципах передачи, обработки и хранения информации. В основе работы таких устройств лежат законы квантовой механики, открывающие принципиально новые возможности для таких областей как информатика, телекоммуникация, метрология и вычислительная техника. Помимо огромной значимости для народного хозяйства, включая такие жизненно важные области как космическая, оборонная индустрия и национальная безопасность, квантовая наноэлектроника открывает новые горизонты для фундаментальных исследований в широком спектре дисциплин, которые до недавнего времени считались имеющими мало общего: лингвистика и квантовая криптография, нейрохирургия и квантовая информатика.

Условно деятельность группы «Квантовая наноэлектроника» можно разделить на несколько тесно взаимосвязанных направлений:

  • Разработка научно-технологических основ получения и изготовления новых наноструктурированных материалов и квантовых наноэлектронных систем.
  • Микроскопический и структурный анализ наноматериалов и наноструктур.
  • Исследование физических свойств квантовых наноэлектронных систем при низких и сверхнизких температурах.
  • Разработка теоретических моделей, описывающих транспортные характеристики низкоразмерных квантовых наноэлектронных систем пониженной размерности. 
  • Разработка рекомендаций по созданию конкурентоспособной продукции, услуг и использованию результатов проведенных исследований.

Реализуемые проекты:

  • К. Ю. Арутюнов и А. С. Васенко, научно-учебная группа НИУ ВШЭ "Физика низкоразмерных квантовых систем"
  • К. Ю. Арутюнов, Е. А. Попова, Н. Г. Пугач и А. С. Васенко, проект ЦФИ "Квантовые кооперативные явления при низких и сверхнизких температурах"
  • К. Ю. Арутюнов, проект РНФ 16-12-10521 "Квантовые флуктуации в сверхпроводящих наноструктурах"
  • Все члены лаборатории, международный проект МОН РФ RFMEFI61717X0001 "Экспериментальное и теоретическое исследование физических свойств квантовых наноэлектронных систем пониженной размерности"
  • А. С. Васенко, индивидуальный исследовательский проект 16-01-0051 “Свойства гибридных наноструктур топологический изолятор / сверхпроводник”.

 

Наши партнеры:

  • Институт физических проблем им. П. Л. Капицы РАН
  • Физический институт имени П.Н.Лебедева РАН (ФИАН)
  • Институт физики твердого тела РАН (ИФТТ)
  • Физический факультет МГУ
  • Московский физико-технический институт (государственный университет) (МФТИ)
  • Московский государственный педагогический университет (МПГУ)
  • Karlsruhe Institute of Technology (Germany)
  • Институт передовой промышленной науки и технологии (Япония)  
  • FOUNDATION FOR RESEARCH AND TECHNOLOGY HELLAS (Греция)
  • NATIONAL CENTER FOR SCIENTIFIC RESEARCH “DEMOKRITOS” – INSTITUTE OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY (Греция)
  • National Technical University of Athens (Греция)
  • ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI (Греция)
  • MIKES,  VTT Technical Research Centre of Finland ( Финляндия)
  • Chalmers University of Technology (Швеция)

 

Наиболее значимые публикации коллектива:

  • Egor A. Sedov, Kari-Pekka Riikonen and Konstantin Yu. Arutyunov// Quantum size phenomena in single-crystalline bismuth nanostructures// Nature: Quantum Materials 2, article number 18 (2017) doi:10.1038/s41535-017-0017-8
  • V. Astafiev, L. B. Ioffe, S. Kafanov, Yu. A. Pashkin, K. Yu. Arutyunov, D. Shahar, O. Cohen, & J. S. Tsai // Coherent quantum phase slip // Nature 484(7394), 355 -- 358 (2012). DOI: 10.1038/nature10930. Количество цитирований  89 (Scopus), 79 (WoS).
  • K. Yu. Arutyunov, T. T. Hongisto, J. S. Lehtinen, L. I. Leino, and A. L. Vasiliev// Quantum phase slip phenomenon in ultra-narrow superconducting nanorings // Nature: Sci.Rep. 2, 293 (2012). DOI: 10.1038/srep00293 Количество цитирований 13 (Scopus), 14 (WoS).
  • M. Zgirski, K.-P. Riikonen, V. Touboltsev, and K. Arutyunov //Size Dependent Breakdown of Superconductivity in Ultranarrow Nanowires // Nano Letters 5, 1029 -- 1033 (2005), DOI10.1021/nl050321e . Количество цитирований 118 (Scopus), 111 (WoS).
  • M. G. Flokstra, N. Satchell, J. Kim, G. Burnell, P. J. Curran, S. J. Bending, J. F. K. Cooper, C. J. Kinane, S. Langridge, A. Isidori, N. Pugach, M. Eschrig, H. Luetkens, A. Suter, T. Prokscha, and S. L. Lee //  Remotely induced magnetism in a normal metal using a superconducting spin-valve // Nature Physics 12, 57 (2016). DOI:10.1038/nphys3486. Количество цитирований  5 (WoS)
  • K. Yu. Arutyunov, D. S. Golubev, and  A.D. Zaikin //Superconductivity in one dimension (invited review article)//Physics Reports 464, 1-70 (2008);  doi:10.1016/j.physrep.2008.04.009; Количество цитирований 98 (Scopus), 136 (WoS).
  •  A.S. Vasenko, A.A. Golubov, M.Yu. Kupriyanov, and M. Weides // Properties of tunnel Josephson junctions with a ferromagnetic interlayer // Phys.Rev. B 77, 134507 (2008). Количество цитирований 32 (Scopus)
  • K.Yu. Arutyunov, H.-P. Auraneva, and A.S. Vasenko // Spatially resolved measurement of nonequilibrium quasiparticle relaxation in superconducting Al // Phys.Rev. B 83, 104509 (2011). Количество цитирований 26 (Scopus).
  • Shein K., Emelyanova V., Logunova M., Zarudneva A., Zavyalov V., Arutyunov K. Kinetic inductance in superconducting microstructures // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. 2020. Vol. 33. P. 2325-2327. DOI 10.1007/s10948-019-05401-4
  • Арутюнов К. Ю., Седов Е. А., Голоколенов И. А., Завьялов В. В., Константинидис Г., Ставринидис А., Ставринидис Г., Василиадис И., Кехагиас Т., Димитракопулос Г. П., Комнину Ф., Кроитору М. Д., Шаненко А. А. Квантовый размерный эффект в сверхпроводящих пленках алюминия // Физика твердого тела. 2019. Т. 61. № 9. С. 1609-1613 DOI 10.21883/FTT.2019.09.48098.28N
  • Lehtinen J. S., Wang Z. M., Arutyunov K. Towards quantum phase slip based standard of electric current // Applied Physics Letters. 2019. Vol. 114. No. 242601. P. 1-5. DOI 10.1063/1.5092271
  • Arutyunov K. Yu., Chernyaev S. A., Karabassov T., Lvov D. S., Stolyarov V. S., Vasenko A. S. Relaxation of Nonequilibrium Quasiparticles in Mesoscopic Size Superconductors // Journal of Physics: Condensed Matter. 2018. Vol. 30. No. 343001. P. 1-16. DOI 10.1088/1361-648X/aad3ea

 


 

Контактная информация:

Арутюнов Константин Юрьевич

Департамент электронной инженерии: Профессор

123458, г. Москва, ул. Таллинская, 34, к. 423
Телефон:  (495) 772-9590 *15240, 
E-mail:  karutyunov@hse.ru 

 


 

Нашли опечатку?
Выделите её, нажмите Ctrl+Enter и отправьте нам уведомление. Спасибо за участие!
Сервис предназначен только для отправки сообщений об орфографических и пунктуационных ошибках.