Технологические основы квантовых вычислений и квантовых коммуникаций

2023/2024

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

6

Кредиты

Кто читает:

Департамент электронной инженерии

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

2-й курс, 1, 2 модуль

Преподаватель

Ковалюк Вадим Викторович

Программа дисциплины

Аннотация

При изучении курса на практических занятиях студенты познакомятся с технологическими методами создания элементной базы устройств интегральной фотоники и наноэлектроники: методами осаждения тонких пленок, методами формирования наноструктур: электронно-лучевой и фотолитографией, методами контроля с применением атомно-силовой микроскопии. С помощью программных пакетов выполнят расчеты и моделирование оптимальных параметров нанофотонных структур: фильтров, кольцевых резонаторов, разветвителей и т.п. Познакомятся с методами характеризации устройств: сверхпроводниковых однофотонных детекторов, волоконно-оптических интерферометров, научатся работать с квантовой системой передачи ключа и физическим генератором случайных чисел. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов в ходе проведения практических занятий и экзамена. Для прохождения курса нужно знание основных законов классической и современной физики; владение простейшими методами решения физических задач и навыками работы с измерительными приборами на уровне бакалавриата МИЭМ. Дисциплина дает студентам представление о современных приборах и технологических методах квантовой фотоники и криптографии. В ходе практических занятий студенты знакомятся с однофотонными детекторами и методами их характеризации, волоконно-оптическими интерферометрами, рефлектометрией, учатся работать с квантовой системой передачи ключа и физическим генератором случайных чисел. Студенты знакомятся с современными генераторами сигналов, электронными счетчиками, осциллографами и системами регистрации времени, полупроводниковыми лазерами, фотодетекторами и модуляторами оптических сигналов, компьютерными системами управления экспериментом.

Цель освоения дисциплины

• Целью освоения дисциплины является развитие комплекса исследовательских умений и навыков магистрантов применительно к постановке и решению актуальных исследовательских задач в области технологий создания элементной базы устройств интегральной фотоники и наноэлектроники, применяемых в квантовых коммуникациях.

Планируемые результаты обучения

• Владеть методикой анализа и использования технологических методов создания элементной базы устройств интегральной фотоники и квантовых схем; навыками освоения большого объема информации.
• Знать основные направления совершенствования технологических операций при создании элементной базы устройств интегральной фотоники и квантовых схем с использованием новых материалов; устройство и принцип работы различных фотонных элементов, используемых для генерации, регистрации и преобразования излучения; теоретические основы оптики, кристаллооптики, волоконной и интегральной оптики.
• Уметь делать правильные выводы из сопоставления результатов теории и эксперимента; использовать полученные знания для описания конкретных технологических операций, решения фундаментальных и прикладных задач; представлять полученные знания о свойствах устройств интегральной фотоники и квантовых схем, использовать навыки освоения большого объема информации в научном докладе и обсуждениях.

Содержание учебной дисциплины

• Раздел 1. Основы квантовой информации.
• Раздел 2. Квантовые компьютеры и системы квантовой криптографии, их реализация.
• Раздел 3. Технологические методы создания элементной базы устройств интегральной фотоники и квантовых схем.

Элементы контроля

• Практическая работа 1 модуль ∑
• Практическая работа 2 модуль ∑
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 учебный год 2 модуль
  0.25 * Практическая работа 1 модуль ∑ + 0.25 * Практическая работа 2 модуль ∑ + 0.5 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Ефремов, Ю. С.  Квантовая механика : учебное пособие для вузов / Ю. С. Ефремов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 458 с. — (Университеты России). — ISBN 978-5-534-04975-6. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/438848 (дата обращения: 28.08.2023).
• Игнатов, А. Н. Оптоэлектроника и нанофотоника : учебное пособие / А. Н. Игнатов. — 4-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 596 с. — ISBN 978-5-8114-5149-4. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/133479 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Рекомендуемая дополнительная литература

• Брандт, Н. Б. Квазичастицы в физике конденсированного состояния : учебное пособие / Н. Б. Брандт, В. А. Кульбачинский. — 3-е изд. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2010. — 632 с. — ISBN 978-5-9221-1209-3. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/59598 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Гантмахер, В. Ф. Электроны в неупорядоченных средах / В. Ф. Гантмахер. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2013. — 288 с. — ISBN 978-5-9221-1487-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/91178 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.