Арутюнов Константин Юрьевич, профессор Департамента электронной инженерии Московского института электроники и математики им. А.Н. Тихонова (МИЭМ НИУ ВШЭ) (Москва)

НОМИНАЦИЯ «Достижение в науке»

Арутюнов Константин Юрьевич

Номинируется за выдающиеся заслуги в области квантовой наноэлектроники

Кандидатуру предлагает коллектив Департамента электронной инженерии МИЭМ им. А. Н. Тихонова НИУ ВШЭ и лично профессор, руководитель Департамента Борис Львов

Профессор департамента электронной инженерии МИЭМ Константин Юрьевич Арутюнов – выдающийся ученый, ему принадлежат крупные достижения в различных областях крио- и наноэлектроники, физики низких температур и нанотехнологии.

Мировой информационный шторм, охвативший во второй половине ХХ века практически всё население Земли, требует совершенствования устройств, обеспечивающих передачу, хранение и обработку информации. Очевидными следствиями являются постоянное увеличение скорости соответствующих процессов и повышение компактности устройств - миниатюризация. Сейчас 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. Типичным проявлением таких квантовых явлений является уменьшение электрической проводимости вплоть до перехода в изолирующее состояние: см., например, недавнюю работу номинанта с соавторами [E. A. Sedov, K.-P. Riikonen and K. Yu. Arutyunov, Quantum size phenomena in single-crystalline bismuth nanostructures Nature: Quantum Materials 2, 18 (2017) doi:10.1038/s41535-017-0017-8]. Очевидно, что перечисленные размерные ограничения не могут игнорироваться при проектировании сверхминиатюрных наноэлектронных устройств нового поколения.

Однако наряду с негативным влиянием квантовых размерных эффектов на работу «стандартных» устройств, те же самые явления могут быть использованы, например, для построения качественно нового поколения электронных элементов:  кубитов (англ. qubit) и/или квантового эталона силы электрического тока, основанных на принципиально отличных от классических принципах протекания электрического заряда. 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.

Последнее десятилетие научная активность К. Ю. Арутюнова была связана с изучением различных физических процессов, наблюдаемых в наноэлектронных системах сверхмалых размеров. Особый интерс представляли гибридные структуры, содержащие сверхпроводящие элементы. Сверхпроводимость - сама по себе является макроскопическим квантовым явлением. При достижении сверхпроводящих объектов определенных (малых) масштабов - так называемый, мезоскопический предел- проявляются качественно новые размерные эффекты. Например - квантовые флуктуации параметра порядка, приводящиее к радикальному отклонению от "устоявшихся" представлений о природе сверхпроводимости. В гибридных наноструктурах, содержащих сверхпроводники и другие материалы достаточно малых размеров, может оказаться, что вся система представляет из себя "границу", свойства которой являются принципиально неравновесными и качественно отличающимися от поведения стандартных (= равновесных) объектов.

Для экспериментального исследования обозначенных выше явлений в группе К. Ю. Арутюнова были разработаны уникальные методики изготовления наноструктур сверхмалых размеров и изучения их транспортных свойств при низких и сверхнизких температурах. К. Ю. Арутюнов является автором более 100 научных трудов, нескольких монографий, четырех патентов по нанотехнологии и приглашенным докладчиком на нескольких десятках международных конференций. Многие из его работ опубликованы в таких престижных журналах как Nature, NanoLetters, Nanotechnology, собрав более чем 100 цитирований каждая.

Помимо непосредсвенно исследовательской деятельности, К. Ю. Арутюнов является выдающимся организатором науки, многократно выступая в роли автора и руководителя отечественных и международных проектов, члена экспертных советов РНФ, МОН РФ и различных панелей Европейского союза.

К. Ю. Арутюнов работает в НИУ ВШЭ с 2014 года, является автором и научным руководителем магистерской программы «Квантово-информационные технологии», руководителем научно-учебной группы «Физика низкоразмерных квантовых систем», руководителем проекта Центра фундаментальных исследований «Квантовые кооперативные явления при низких и сверхнизких температурах» и руководителем недавно выигранного совместного Российско-Греческого проекта МОН РФ RFMEFI61717X0001 «Экспериментальное и теоретическое исследование физических свойств квантовых наноэлектронных систем пониженной размерности».