© 2001-2018 Московский физико-технический институт
(государственный университет)
Лаборатория физики квантовых информационных технологий
Заведующий лабораторией
|
ФИО: Лесовик Гордей Борисович Ученая степень: д.ф.-м.н. Основное место работы: ФГАОУ ВО «МФТИ (ГУ)»
Максимальное цитирование одной статьи: 539 e-mail: glesovik@yandex.ru |
Направления деятельности лаборатории
Лаборатория занимается разработкой квантовых устройств для обработки информации и соответствующих методов, необходимых для функционирования таких устройств.
Конкретные направления на ближайшее будущее:
- Задачи квантовой метрологии (создания сенсоров). Мы разрабатываем алгоритмы и применяем их в экспериментах на кубитах типа "трансмон" в кубитном и кутритном режимах. Планируются эксперименты на кубитах типа "флаксониум". Кроме того, в лаборатории планируются метрологические эксперименты в рамках линейной оптики (с кудитными схемами) и на NV-центрах в алмазах, а также разработка и реализация оптических генераторов случайных чисел.
- Реализация разработанных нами квантовых протоколов на открытом 5-кубитном квантовом компьютере в IBM, в частности алгоритмов обращения времени. Работы по развитию H-теоремы и реализация "квантового демона Максвелла" (говоря шире, по квантовой термодинамике). Эти работы имеют несомненную ценность с фундаментальной точки зрения, а со временем могут перейти в практическую плоскость.
- Для доведения чувствительности квантовых сенсоров до физически реализуемого максимума, необходимы усилители с предельной квантовой эффективностью. Мы участвуем в разработке и тестировании таких усилителей в сотрудничестве с коллегами в Аалто, и рассчитываем на изготовление собственных образцов в МФТИ. Мы также осуществляем и планируем продолжать разработку вычислительных алгоритмов, реализуемых на малокубитных схемах, и экспериментальную реализацию таких схем при помощи искусственных атомов различных видов. Кроме того, в более отдаленной перспективе планируется разработка квантовой элементной базы на основе новых сверхпроводящих материалов с более высокой температурой сверхпроводяего перехода, чем у алюминия.
Новости
- 16/04/2018
Внимание! Семинар пройдет в нестандартное время -- в понедельник в 18:30!
Переводчик и доцент кафедры общей физики МФТИ Алексей Валентинович Ильин прочитает лекцию на тему "Как изучать английский язык, чтобы хорошо писать статьи", которая состоится в понедельник 16 апреля в 18:30, 239 НК.
Краткая аннотация:
В лекции будут рассмотрены следующие вопросы: Логика делового письма. Связь лингвистики с другими науками. Особенности прямого и обратного отображения русского языка на английский. Причины некоторых распространённых ошибок перевода. Понятие контекста. Как эффективно изучать иностранный язык. Метаязык и его роль в переводе. Метаязык в науке и культуре. Так как же писать научные статьи на английском?
Полный список прошедших и предстоящих семинаров представлен в разделе Научный семинар.
Также там выложены дополнительные материалы к докладам (презентации и т.д.)
- 02/04/2018
Внимание! Семинар пройдет в нестандартное время -- в понедельник в 18:30!
В понедельник, 2 апреля в 18:30 в 239 НК выступит Алексей Федоров (РКЦ) с докладом по статье "Quantum-secured blockchain"
E.O. Kiktenko, N.O. Pozhar, M.N. Anufriev, A.S. Trushechkin, R.R. Yunusov,Y.V. Kurochkin, A.I. Lvovsky, A.K. Fedorov
(Submitted on 25 May 2017 (v1), last revised 26 May 2017 (this version, v2)) и расскажет об успехах в квантовой криптографии в РКЦ.
Аннотация статьи:
Blockchain is a distributed database which is cryptographically protected against malicious modifications. While promising for a wide range of applications, current blockchain platforms rely on digital signatures, which are vulnerable to attacks by means of quantum computers. The same, albeit to a lesser extent, applies to cryptographic hash functions that are used in preparing new blocks, so parties with access to quantum computation would have unfair advantage in procuring mining rewards. Here we propose a possible solution to the quantum-era blockchain challenge and report an experimental realization of a quantum-safe blockchain platform that utilizes quantum key distribution across an urban fiber network for information-theoretically secure authentication. These results address important questions about realizability and scalability of quantum-safe blockchains for commercial and governmental applications.
Ссылка на статью: https://arxiv.org/abs/1705.09258
Полный список прошедших и предстоящих семинаров представлен в разделе Научный семинар.
Также там выложены дополнительные материалы к докладам (презентации и т.д.) - 23/03/2018
В понедельник, 26 марта в 18:30 в 239 НК, с реферативным докладом по статье J. Biamonte, et al. - Quantum Machine Learning, Nature 549, 195-202 (2017) выступит студентка 2-го курса МФТИ Мусина Лилия.
Аннотация статьи:
Recent progress implies that a crossover between machine learning and quantum information processing benefits both fields. Traditional machine learning has dramatically improved the benchmarking and control of experimental quantum computing systems, including adaptive quantum phase estimation and designing quantum computing gates. On the other hand, quantum mechanics offers tantalizing prospects to enhance machine learning, ranging from reduced computational complexity to improved generalization performance. The most notable examples include quantum enhanced algorithms for principal component analysis, quantum support vector machines, and quantum Boltzmann machines. Progress has been rapid, fostered by demonstrations of midsized quantum optimizers which are predicted to soon outperform their classical counterparts. Further, we are witnessing the emergence of a physical theory pinpointing the fundamental and natural limitations of learning. Here we survey the cutting edge of this merger and list several open problems.
Ссылка на статью: arXiv
Полный список прошедших и предстоящих семинаров представлен в разделе Научный семинар.
Также там выложены дополнительные материалы к докладам (презентации и т.д.). - 20/03/2018
Внимание! Семинар пройдет в нестандартное время в нестандартной аудитории вместо лекции по квантовой метрологии.
На научном семинаре 21 марта в 15:30 в 531 ГК с докладом на тему "Реализация куквартного метрологического протокола в линейной оптике" выступит аспирант 2-го года обучения МФТИ Землянов Владислав.
Аннотация:
В докладе рассматривается кудитный метрологический протокол алгоритма оценки фазы, основанного на квантовом преобразовании Фурье, и особенности реализации варианта алгоритма по основанию 4 в линейной оптике.
Полный список прошедших и предстоящих семинаров представлен в разделе Научный семинар.
Также там выложены дополнительные материалы к докладам (презентации и т.д.). - 04/03/2018
На научном семинаре 7 марта в 17:05 в 532 ГК с докладом на тему "Высокочувствительные биосенсоры на основе плазмонных кольцевых микрорезонаторов" выступит студент 3 курса МФТИ Воронин Кирилл.
Аннотация:
В последние годы предложены различные конструкции оптических безмаркерных биосенсоров. Известными и хорошо исследованными являются оптические биосенсоры на основе фотонных кольцевых микрорезонаторов. С развитием плазмоники открывается много возможностей для создания новых типов биосенсоров. В данной работе предложена схема компактного биосенсора с плазмонным кольцевым микрорезонатором. Работа рассматриваемого биосенсора была проанализирована с использованием аналитических расчетов и численного моделирования в программном пакете COMSOL Multiphysics, приведены расчеты чувствительности резонатора, проведен анализ эффективности биосенсора в зависимости от геометрических параметров. Несмотря на то, что плазмонный резонатор уступает фотонному по добротности, для биосенсора, основанного на плазмонном микрорезонаторе удается достичь большой чувствительности, более чем в два раза превосходящей чувствительность фотонного биосенсора.
Полный список прошедших и предстоящих семинаров представлен в разделе Научный семинар.
Также там выложены дополнительные материалы к докладам (презентации и т.д.). - 20/02/2018
На конференции, организованной Российским квантовым центром и немецким Объединением имени Гельмгольца, крупнейшей научно-исследовательской структурой Германии, ученые рассказали об успехах в изучении квантового мира, а также обсудили возможность сотрудничества и совместных исследований в этой области.
Ссылка на новость: РИА Новости - 19/02/2018
На научном семинаре 21 февраля в 17:05 в 532 ГК с докладом на тему "Динамика энтропии в системе взаимодействующих кубитов" выступит студент 4 курса МФТИ, сотрудник лаборатории физики квантовых информационных технологий МФТИ Кирсанов Никита.
Аннотация:
Второе начало термодинамики гласит, что в изолированной системе энтропия не убывает. Это же справедливо и в квантовом случае, когда эволюция энергетически изолированной системы может быть описана с помощью так называемого унитального квантового канала. Вместе с тем, энтропия системы, чья эволюция происходит под воздействием неунитального квантового канала, в принципе может убывать. В работе, которой будет посвящен семинар, были проанализированы процессы, происходящие с изменением энтропии, с позиций ранее сформулированной квантовой H-теоремы. Так, была рассмотрена работа демона Максвелла, оперирующего кубитом, а также моделирование процессов нагревания и охлаждения в системе из двух кубитов. Кроме того, было показано, как наличие малой начальной корреляции квантовой системы и резервуара может повлиять на увеличение энтропии первой в процессе термализации.
Полный список прошедших и предстоящих семинаров представлен в разделе Научный семинар.
Также там выложены дополнительные материалы к докладам (презентации и т.д.). - 07/02/2018
Обновлено расписание для 1, 4 и 5 курсов. Просьба ознакомиться! - 05/02/2018
На научном семинаре 7 февраля в 17:05 в 532 ГК с докладом на тему "Запутанность между волновым и поляризационным кубитами" выступит сотрудник RQC Тиунов Егор Сергеевич.
Аннотация:
В век развития квантовых технологий разные системы выполняют разные задачи. Такие системы грубо можно разделить на две категории. Особенностью одной из категорий является неоднородная структура энергетических уровней. Из этих уровней выбирают два и оперируют ими как кубитом. Другие системы напротив имеют эквидистантную систему уровней à la гармонический осциллятор. В таких системах естественно оперировать непрерывными степенями свободы, такими как координата и импульс. Для того чтобы связать данные системы необходим посредник, который бы обладал как дискретными так и непрерывными степенями свободы. Свет является прекрасным посредником для таких целей. В нашей экспериментальной работе был создан экспериментальный протокол для создания запутанности между поляризационным и волновым кубитами. Такое квантовое состояние света может являться связующим звеном для систем с разными степенями свободы.
Полный список прошедших и предстоящих семинаров представлен в разделе Научный семинар.
Также там выложены дополнительные материалы к докладам (презентации и т.д.). - 03/02/2018
В Интернет выложена видеозапись выступления известного специалиста по сверхпроводящим кубитам профессора Владимира Манучаряна (университет Мэриленда, США), которое состоялось 23-го января в МФТИ. - 31/01/2018
Расписание для 1, 4 и 5 курсов появилось в соответствующем разделе. - 25/01/2018
В следующем семестре кафедральные занятия начнутся в первый учебный понедельник, 5 февраля, для тех, кто еще не сдал следующие курсы:
15:30, 239 НК, "Введение в квантовую информатику", Федичкин Л.Е.
17:05, 239 НК, "Введение в квантовую криптографию", Кронберг Д.А.
Полное расписание на следующий семестр будет размещено позже в соответствующем разделе. - 16/01/2018
23-го января в 17-05 в 110 КПМ состоится важная и интересная лекция известного специалиста по сверхпроводящим кубитам профессора Владимира Манучаряна (университет Мэриленда, США).
Название:
"На пути к квантовому компьютеру на сверхпроводящих электросхемах"
Аннотация:
Из многих физических платформ для будущего квантового компьютера, сверхпроводящие электрические схемы (цепи) выделяются из-за замечательного сочетания больших времен когерентности, больших констант взаимодействий, а также возможностей скейлинга. Эти цепи состоят из трех основных элементов: емкость, индуктивность, и джозефсоновский туннельный переход - слабая связь между двумя сверхпроводниками - феноменологически рассматриваемыми как нелинейная и бездиссипативная индуктивность. Переход Джозефсона является ключевым элементом квантовых цепей, как транзистор для обычного компьютера. Однако, в отличие от обычных компьютерных чипов, здесь резисторы запрещены, чтобы предотвратить потерю энергии и, следовательно, потерю квантовой информации. При соответствующих экспериментальных условиях, включая милликельвиновые температуры, высококачественную нанофабрикацию, чистый микроволновой дизайн и умные методы измерения, электрические ток и напряжение в таких схемах ведут себя как квантово-механические переменные. Другими словами, электросхема может вести себя как атом водорода или, более общим образом, как "частица в потенциале", где координата заменяется коллективным заряда на пластине конденсатора или потоком в катушке индуктивности, а параметры гамильтониана могут быть определены пользователем в процессе фабрикации. Возбужденные состояния искусственных "электросхемных" атомов соответствуют бозонным возбуждениям сверхпроводящего конденсата на частотах, как правило, в полосе 1-20 ГГц, точно такой, что используется для современных телекоммуникаций, от сотовой до спутниковой. Эти возбужденные состояния используются для хранения и обработки одного бита квантовой информации (сверхпроводящего кубита) и позволяют выполнять логические операции (двухкубитовые гейты) путем логического соединения и разъединения пары кубитных цепей.
Несмотря на значительный прогресс за последнее десятилетие в увеличении времен когерентности сверхпроводящих кубитов, в настоящее время точность логических операций по-прежнему ограничена декогерентностью. Она включает в себя спонтанное излучение искусственных атомов в их богатую твердотельную среду (релаксация энергии) и медленный дрейф частоты перехода (дефазировка). Наиболее частые механизмы декогеренции являются общими для твердотельной системы: оксидные слои на подложках и металлических пленках содержат микроскопические дефекты, которые могут поглощать фотоны (СВЧ диэлектрических потерь) и создают флуктуации магнитного поля (флакс-шум); неидеальная термализация создает квазичастицы в конденсате, которые создают конечное сопротивление (квазичастичные потери). Мы расскажем про последние эксперименты группы Superconducting Circuits из университета Мэриленд (University of Maryland), с целью разработки искусственных атомов с существенно более длительным временем когерентности и более высокой точностью 2-кубитной логики. Наши усилия сосредоточены вокруг искусственных атомов известных под ником fluxonium, включающих большое количество переходов Джозефсона (за 100). Fluxonium имеет «низкочастотный» переход на примерно 0,5-1 ГГц, используемый для хранения долгоживущего состояния кубита, и переход «высокой частоты» около 5-10 ГГц, используемого для гейтов. Уменьшение частоты переходов в кубитах и разделение функций памяти и логики в различные переходы имеют архитектурные преимущества по сравнению с обычными кубитами "transmon" (одночастотного типа). Такое разделение характерно для атомных часов и ионных кубитов, но практически не исследовано для сверхпроводящих атомов. Наши первоначальные результаты свидетельствуют о том, что возможно достигнуть времени когерентности до 1 миллисекунды так, чтобы при этом время 2-кубитной операции снизилось до 100 наносекунд. Такие устройства могут существенно снизить текущие издержки для квантовой коррекции ошибок и приблизить реализацию функционального квантового компьютера. - 10/12/2017
6 декабря 2017 года выдающийся специалист по квантовой информатике и криптографии проф. Ренато Реннер (Цюрих) выступил с лекцией на тему "Quantum Cryptography, open problems and perspectives".
Видеозапись выступления и его разбор на лекции Кронберга Д.А. (Введение в квантовую информатику) доступны на Youtube-канале кафедры. - 23/11/2017
На сайт загружена презентация для школьников со встречи, прошедшей 21 ноября 2017 года. - 21/07/2017
По результатам конкурсного отбора на финансирование развития научных и прикладных лабораторий в рамках реализации Программы 5-100 поддержку получила одна из базовых лабораторий образовательной программы (Лаборатория физики квантовых информационных технологий под руководством Лесовика Г.Б.).
