На круглом столе X Международного форума технологического развития «Технопром-2023» ведущие ученые обсудили роль фундаментальной науки, развитие передовых цифровых, интеллектуальных и производственных технологий для создания новых материалов.
Директор Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН академик Александр Васильевич Латышев представил результаты крупного интеграционного проекта-стомиллионника ― «Квантовые структуры для посткремниевой электроники», выполняемого под руководством ИФП СО РАН при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
Он рассказал, что коллектив исследователей из трех НИИ (ИФП СО РАН, Институт физики микроструктур РАН, Институт физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН) и двух вузов (Новосибирский и Санкт-Петербургский государственные университеты) получил результаты, значимые и для фундаментальной науки, и для индустрии.
Среди последних Александр Латышев назвал разработки, востребованные в области квантовой связи и квантовой криптографии ― излучатель и детектор одиночных фотонов. «Мы научились “выстреливать” по одному фотону ― это теоретический предел нанофотоники. Для этого нужно было создать и изолировать квантовую систему, эффективно накачать ее, собрать излучение и “выбросить” единичный фотон с частотой, которую мы можем варьировать. Разработка может использоваться в системах квантовой криптографии, квантовых вычислений и миниатюрных атомных стандартах частоты нового поколения. В однофотонных системах квантовой связи обеспечивается абсолютная защищенность информации, основанная на законах квантовой механики», ― пояснил директор ИФП СО РАН.
Для построения защищенного канала квантовой связи необходимо не только излучение, но и регистрация одиночных фотонов. Для этого специалисты ИФП СО РАН создали детекторы на основе лавинных фотодиодов, работающих в гейгеровском режиме. «Обычно одиночные фотоны регистрируются с помощью сверхпроводящих детекторов, но последние работают при криогенных температурах, а значит ― нужна громоздкая система охлаждения. В нашем случае используется миниатюрная (размером со спичечную головку) система охлаждения на элементах Пельтье, которая работает при комнатной температуре. Эту разработку мы передали на предприятие, они сейчас проводят испытания наших устройств», ― отметил Александр Латышев.
Ученый добавил, что в рамках проекта были также разработаны полупроводниковые материалы, востребованные в телекоммуникационных системах связи, в том числе беспроводной: «Мы сделали “полуфабрикат” для СВЧ-электроники ― гетероструктуры (тонкие кристаллические эпитаксиальные пленки сложного состава) для СВЧ-транзисторов. Передали материал на предприятие, которое изготавливает на этом материале свои микросхемы. Кроме того, создали мощные широкополосные фотодиоды СВЧ-диапазона и тоже передали индустриальному партнеру для испытаний».
Александр Латышев подчеркнул, что проект «Квантовые структуры для посткремниевой электроники» направлен на решение в первую очередь фундаментальных задач и по поиску новых материалов и изучению новых квантовых эффектов в конденсированных системах, развитию технологий создания квантовых материалов, по реализации электронно-компонентной базы на новых физических принципах для посткремниевой электроники.
Один из результатов проекта был включен в число лучших достижений Академии наук в 2022 году ― разработка нового спин-детектора для фотоэмиссии с угловым разрешением. «Это позволяет создавать детекторы спина электронов для исследования электронной структуры, спиновой текстуры новых материалов. Уже сейчас детектор нашел применение ― на новом синхротроне СКИФ ― он будет использоваться вместо импортного, который сейчас не поставляют», ― объяснил А. Латышев.
Пресс-служба ИФП СО РАН
