Достижения и перспективы

Задачи и перспективы научной деятельности

Квантовые технологии внедряются в области применений искусственного интеллекта (ИИ), что делает актуальной задачу исследования метаматериалов и квантовой электродинамики электронных цепей для устройств ИИ. Новая эра квантовой обработки и передачи информации также формирует часть «линии фронта» передовых исследований и разработок. Именно на стыке этих двух направлений прогресса лежат перспективы научных и технологических исследований кафедры ТФКТ. В 2020 году успешно проведен второй набор студентов на открытую в 2019 году магистерскую программу кафедры ТФКТ по направлению 03.04.02 Физика: «iphd Квантовое материаловедение» (iphd — интегрированная магистратура-аспирантура). Обучение ведется с привлечением ППС НИТУ МИСиС и сотрудников Российского квантового центра, МИАН им. Стеклова, а также на сетевых занятиях совместно с кафедрой РКЦ МФТИ (зав. кафедрой проф. Г. Шляпников).

Основные цели, задачи и перспективы научной деятельности кафедры ТФКТ:

• исследование коллективных свойств квантовой материи методами физики конденсированных сред, в частности, построение теории сверхпроводящих квантовых цепей, кубитов, топологических материалов и разработка методов диагностики квантовых состояний макроскопических систем
• подготовка исследовательских и инженерных кадров в области квантовой инженерии сверхпроводящей электроники
• применение идей и методов физики многих тел к задачам биофизики липидных мембран с встроенными белками и к проблеме математического моделирования процесса слияния вирусной мембраны с клеточной путем образования пор

Кафедра ТФКТ тесно сотрудничает с лабораториями Сверхпроводящих метаматериалов и Моделирования и разработки новых материалов МИСиС, созданных по 220-му постановлению Правительства РФ и проекту ФПИ, ЦКП МИСиС «Материаловедение и металлургия», НИИ РАН: ФИ им. Лебедева, ИФХЭ им. Фрумкина, ИТПЭ, Российским квантовым центром, в частности, с Лабораторией уязвимости квантовых систем В.В. Макарова, который теперь является также профессором ТФКТ, а также с рядом зарубежных университетов Европы и Азии (Лейденский университет, университет Бохум, университет Линчёпинг и др.).

На кафедре действуют лицензированная в международном германском Агенстве ASIIN магистерская программа: «Quantum physics for advanced materials engineering»; а также программа обучения для аспирантов: «Физика конденсированного состояния и квантовые технологии» по направлению 03.06.01 Физика и астрономия.

Основные научные направления деятельности кафедры и их исполнители:

1. исследование коллективных свойств квантовой материи методами физики конденсированных сред: проф. К.Б. Ефетов, проф. С.И. Мухин, проф. П.Д. Григорьев, проф. А.В. Карпов, доц. А.А. Башарин, доц. Я.И. Родионов, снс М.В. Фистуль, снс И.М. Еремин
2. построение теории сверхпроводящих квантовых цепей, кубитов, топологических материалов, диагностика квантовых состояний макроскопических систем: проф. А.М. Загоскин, снс М.В. Фистуль, проф. С.И. Мухин, доц. А.А. Башарин, мнс А. Мукерджи, инж. С.С. Сеидов
3. терагерцовые квантовые каскадные лазеры, квантоворазмерные резонансные туннельные структуры для солнечной энергетики: доц. М.П. Теленков, мнс К.К. Нагараджа, Ш. Амири
4. теория кристаллизации твердой фазы в металлических расплавах: доц. И.А. Иванов
5. квантовая криптография: проф. В.В. Макаров
6. первопринципные расчеты (DFT) электронных и фононных спектров твердых тел при высоких давлениях и температурах: доц. Е.А. Смирнова,снс М.П. Белов, снс А.В. Пономарева
7. расчет свойств липидных мембран с встроенными белками методами теории многих тел, теория образования пор и слияния с вирусами: доц. С. А. Акимов, ст.преп. Т.Р. Галимзянов, вед.эксп. Б.Б. Хейфец, проф. С.И. Мухин

Кадровый потенциал подразделения

Кадровый состав кафедры включает 7 д.ф.-м.н. и 11 к.ф.-м.н. с международным опытом:

• 5 профессоров (средний возраст 58 лет),
• 6 доцентов (средний возраст 38 лет),
• 1 старший преподаватель (возраст 35 лет),
• 6 научных сотрудников по грантам К2 «5-100» и РНФ с международным опытом,
• 23 аспиранта,
• 2 постдока.

Наиболее крупные проекты, выполненные в 2020 г.

В 2020 году общий объем проектного финансирования кафедры составил более 16,5 млн. рублей. На кафедре велись научно-исследовательские работы в рамках:

• Грант К2-2020-001 «Коллективные свойства квантовой материи: сверхпроводящие метаматериалы » — 7,0 млн.
• Грант РНФ-DFG 19-42-04137
  «Квантовая динамика джозефсоновских вихрей» — 5,0 млн.
• Грант РНФ −17-79-20440
  «Компоненты самособирающихся плёнок и покрытий с управляемой эластичностью. Способы проектирования и синтеза » — 1,0 млн.
• Грант РНФ 20-72-00016
  «Эффекты маскировки (клокинга) на основе сложных анапольных взаимодействий» — 1.5 млн.
• Грант РФФИ 20-32-90153
  «Перспективные метаматериалы для задач невидимости и исследование прозрачности» — 0.75 млн.
• Грант К2-2020-038 «Динамические свойства сверхпроводящих метаматериалов» — 0,3 млн.
• Грант РФФИ 19-32-90241
  "Электронный перенос в неоднородных сильно анизотропных проводниках«— 0,4 млн.
• Грант K4-2018-061 «Нелинейные явления в ансамблях кубитов взаимодействующих с электромагнитным полем»- 0.6 млн.

Важнейшие научно-технические достижения подразделения в 2020 г.

На кафедре успешно выполнен 5-й этап инфраструктурных проектов программы «5-100»: № К2-2017-085 «Коллективные явления в квантовой материи» под руководством ведущего ученого, профессора К.Б. Ефетова, и № К2-2017-084 «Квантовые кооперативные явления в оксидах и халькогенидах переходных металлов» под руководством ведущего ученого, профессора А.Н. Васильева, а также 3-й этап гранта РНФ № 17-79-20440
«Компоненты самособирающихся плёнок и покрытий с управляемой эластичностью. Способы проектирования и синтеза» под руководством к.х.н. И.А. Болдырева и 2-й этап гранта РНФ -DFG «Квантовая Динамика Джозефсоновских Вихрей».

Основные публикации и научно-технические показатели:

Сотрудникам и аспирантам кафедры принадлежат в 2019 году 66 публикаций в научных журналах индексируемых в базе данных Web of Science. В частности, опубликованы в журналах: первого квартиля (Q1)- 24 статьи, второго квартиля (Q2) — 40 статей, третьего квартиля (Q3) — 2 статьи

Сотрудникам и аспирантам кафедры принадлежат в 2020 году более 32 публикаций в научных журналах индексируемых в базе данных Web of Science. В частности, опубликованы в журналах: первого квартиля (Q1)- 19 статей, второго квартиля (Q2) — 13 статей.

Сотрудники и аспиранты кафедры выступили в 2019 году:

• с приглашенными устными докладами на 20 международных конференциях
• со стендовыми докладами на 7 международных конференциях

Сотрудники и аспиранты кафедры выступили в 2020 году с приглашенными устными докладами (включая онлайн) на 20 международных конференциях.

Подготовка специалистов высшей квалификации В 2019 году защитили кандидатские диссертации аспиранты кафедры ТФКТ: Б.О. Мухамедов, А. Оспанова.

Премии и награды за научно-инновационные достижения

Студенты и аспирант группы iphd ТФКТ стали победителями:

• Бугакова Анастасия: 74-е Дни Науки ; победитель. Конкурс проектных работ имени Бочвара; победитель
• Кожокарь Мария: Конкурс проектных работ имени Бочвара; победитель
• Алмазова Наталья: Конкурс проектных работ имени Бочвара; победитель
• Кешарпу Каушаль Кумар (аспирант): выиграл грант «Молодой ведущий ученый» фонда «Базис» (на 3 года)

Подготовка специалистов высшей квалификации

В 2020 году защитили кандидатские диссертации аспиранты ТФКТ: А.Б. Сыздыкова, М.А. Ионцев.

Премии и награды за научно-инновационные достижения

Студенты и аспиранты ТФКТ стали победителями:

• Калинкин Сергей: 75-е Дни Науки ; победитель, 1-е место (рук. д.ф.-м.н. С.В. Шитов)
• Татьяна Ким: победитель конкурса «Аспиранты»: Интегральные сверхпроводящие источники широкополосного шума и исследование микроволновых сенсоров при сверхнизких температурах (рук. д.ф.-м.н. С.В. Шитов)
• Иван Стенищев: победитель конкурса «Аспиранты»: Перспективные метаматериалы для задач невидимости и исследование эффектов прозрачности (рук. к.т.н. А.А. Башарин)