Квантовая метрология

Цели деятельности лаборатории:

  • развитие эффективных приложений и фундаментальных основ квантовой метрологии, включая создание научной базы обеспечения единства измерений времени и частоты, а также параметров квантовых точек и нанообъектов;
  • создание оптических, радиочастотных, малогабаритных стандартов времени и частоты нового поколения, включая стандарты частоты на ядерных переходах;
  • развитие методов передачи единицы времени и частоты на расстояние;
  • развитие методов современной гравитометрии и гироскопии на основе холодных атомов (атомных ансамблей);
  • создание методов квантовых вычислений на основе одиночных атомов, ионов и других квантовых объектов;
  • развитие эффективных приложений и фундаментальных основ в области физики поверхности твердого тела и наноструктур, обеспечения единства измерений параметров наночастиц, акустических, механических и термоэлектрических параметров наноматериалов, оценке соответствия и безопасности в наноиндустрии.
  • развитие и применение новейших технологий анализа атомарного, электронного и ядерного строения объектов органического и неорганического происхождения на базе новейших инструментальных аналитических методов;
  • создание научно-методического и научно-образовательного международного центра обмена информацией в области стандартов времени и частоты нового поколения на основе прецизионных измерений квантовых эффектов и атомной спектроскопии;
  • развитие и применение новейших аналитических технологий, построенных на новых физических принципах, включая комбинированные и гибридные методы анализа.

Направления исследований:

  • разработка приложений в области метрологии, материаловедения, атомной энергетики, рационального природопользования, космических исследований на основе внедрения новейших технологий прецизионных измерений в области квантовой физики, включая атомную спектроскопию, электронную спектроскопии химического анализа поверхности и наноструктур и сопутствующих методов;
  • разработка и создание оптических, радиочастотных, малогабаритных стандартов времени и частоты нового поколения, включая стандарты частоты на ядерных переходах; передача единицы времени и частоты на расстояние;
  • разработка новых средств и методов получения ансамблей ультрахолодных атомов и ионов, в магнитооптических и ионных ловушках для реализации систем квантовой логики;
  • разработка и создание систем лазерного охлаждения ионов в ловушке Пауля линейной конфигурации и исследование их оптических характеристик для реализации прецизионных стандартов времени и частоты нового поколения, включая ядерные стандарты частоты;
  • разработка фундаментальных основ метрологии наночастиц, включая создание научной базы обеспечения единства измерений параметров квантовых точек и наночастиц; определение характеристик нанообъектов;
  • развитие и применение новейших аналитических технологий, построенных на новых физических принципах, включая комбинированные и гибридные методы анализа. 

Международное сотрудничество:

 

ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений»


Россия

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН


Россия

Московский физико-технический институт (государственный университет)


Россия

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)


Германия

Aston University


Великобритания

University of Michigan


США

Группа Теоретической физикитвердого тела Физического института Университета Уппсалы


Швеция

РОСАТОМ


Россия

Институт математики общества Макса Планка


Германия

Текущие проекты:

  1. Спектроскопия квантовых состояний ансамбля ионов тория в линейной ловушке Пауля как метод исследования аномально низколежащего изомерного состояния в ядре Th-229 и создания ядерного метрологического стандарта частоты нового поколения. РНФ №16-12-00001 (2016-2018 гг.)
  2. Исследование свойств термоэлектрических наноструктурированных материалов для радиоизотопных батарей питания микро- и нано-электромеханических систем. РНФ №16-19-00168 (2016-2018 гг.)
  3. Исследование термоэлектрических свойств нанокластеров металлов с целью создания нано-охладителей нового типа. РФФИ №15-08-06153 (2015-2017 гг.)
  4. Эффект резистивного переключения в тонкопленочных многокомпонентных оксидных диэлектриках с градиентным составом по глубине РФФИ №15-08-08014 (2015-2017 гг.)

ПУБЛИКАЦИИ

  1. V.I. Troyan, P.V. Borisyuk, A.V. Krasavin,O.S. Vasiliev, V.G. Palchikov, I.A. Avdeeva, D.M. Chernyshev, S.S. Poteshin, A.A. Sysoev, «Multisectional linear ion trap and novel loading method for optical spectroscopy of electron and nuclear transitions» // European Journal of Mass Spectrometry, 2015, Vol. 21, No. 1, Pages 1-12
  2. Strelkin S.A., Khabarova K.Y., Galyshev A.A., Berdasov O.I., Gribov A.Y., Kolachevsky N.N., Slyusarev S.N. Secondary laser cooling of strontium-88 atoms» // JETP, 2015,
    Vol.121, Issue 1, Pages 19-26
  3. Fedorov S.A., Vishnyakova G.A., Kalganova E.S., Sukachev D.D., Golovizin A.A., Tregubov D.O., Khabarova K.Y., Akimov A.V., Kolachevsky N.N., Sorokin V.N., «Improved measurement of the hyperfine structure of the laser cooling level» // Applied Physics B, 2015, Vol. 121, Issue 3, Pages 275-282
  4. V.I. Troyan, P.V. Borisyuk, O.S. Vasil’ev, A.V. Krasavin, S.S. Poteshin, A.A. Sysoev, D.M. Chernyshev, S.I. Donchenko, V.G. Pal’chikov, «Quadrupole Paul Ion Trap in Complex for Optical Spectroscopy of Multiply Charged Thorium Ions for the Development of a Nuclear Frequency Standard» // Measurement Techniques, 2015, Vol. 57, No. 10, Pages 1226
  5. V.I. Troyan, V.B. Loginov, P.V. Borisyuk, O.S. Vasil’ev, «Extended fine structure of auger spectra of thermally oxidized silicon surface» // Colloid Journal, 2015, Vol. 77, No. 5, Pages 635-640
  6. V.I. Troyan, P.V. Borisyuk, Yu.Yu. Lebedinskii, O.S. Vasiliev, «Formation of thorium-disodium fluoride crystals by electron-beam evaporation» // Physics Procedia, 2015, Vol. 72, Pages 175-178
  7. V.I. Troyan, P.V. Borisyuk, Yu.Yu. Lebedinskii, O.S. Vasiliev, «Local electrochemical deposition of thorium on SiO2/Si(l 11) surface» // Physics Procedia, 2015, Vol. 72Pages 179-183
  8. Khabarova K.Y., Galyshev A.A., Strelkin S.A., Kostin A.S., Belotelov G.S., Berdasov O.I., Gribov A.Y., Kolachevsky N.N., Slyusarev S.N., «Spectroscopy of intercombination transition 1S0 — 3P1 for secondary cooling of strontium atoms» // Quantum Electronics, 2015, Vol. 45, Issue 2, Pages 166-170
  9. P.V. Borisyuk, O.S. Vasilyev, A.V. Krasavin, Y.Yu. Lebedinskii, V.I. Troyan, E.V. Tkalya, «Band structure and decay channels of thorium-229 low-lying isomeric state for ensemble of thorium atoms adsorbed on calcium fluoride» // Physica Status Solidi (C) Current Topics in Solid State Physics, 2015, Vol. 12, Issue 12, Pages 1333–1337
  10. P.V. Borisyuk, O.S. Vasilyev, A.V. Krasavin, Y.Yu. Lebedinskii, V.I. Troyan, E.V. Tkalya, «Size dependence of thermoelectric power of Au nanoclusters with rough and smooth surface deposited onto highly oriented pyrolytic graphite» // Applied Surface Science, 2015, Vol. 336, Pages 359-363
  11. P.V. Borisyuk, O.S. Vasilyev, A.V. Krasavin, Yu.Yu. Lebedinskii, V.I. Troyan, «Preparation technique of thorium films by electrochemical deposition for nuclear optical frequency standard based on thorium-229» // Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2015, Vol. 73, No. 3, Pages 580-585
  12. Golovizin A.A., Kalganova E.S., Sukachev D.D., Vishnyakova G.A., Semerikov I.A., Soshenko V.V., Tregubov D.O., Akimov A.V., Kolachevsky N.N., Khabarova K.Yu., Sorokin V.N., «Detection of the clock transition (1.14 μm) in ultra-cold thulium atoms» // Quantum Electronics, 2015, Vol. 45, Issue 5,  Pages 482-485
  13. V.I. Troyan , P.V. Borisyuk, V.G. Palchikov, A.V. Krasavin, A.A. Sysoyev, S.S. Poteshin, D.S. Chernyshev, V.P. Yakovlev, «229Th and 232Th optical spectroscopy system for nuclear frequency standard» // 2014 European Frequency and Time Forum, 2015, Pages 518-520
  14. V.I. Troyan, P.V. Borisyuk, Yu.Yu. Lebedinskii, A.V. Krasavin, A.A. Sysoyev, S.S. Poteshin, V.P. Yakovlev, «Experimental Treatments for the Investigation of Nuclear Optical Transition in Thorium-229» // 2014 European Frequency and Time Forum, 2015, Pages 521-524
  15. V.I. Troyan, V.P. Yakovlev, V.B. Loginov, P.V. Borisyuk, «Precise Measurements of Surface Roughness with the Induction Method: Restrictions on the Sensitivity due to Thermal Fluctuations» // Physics ProcediaVol. 72, 2015, Pages 249-252
  16. V.I. Troyan, V.G. Pal’chikov, Y.P. Yakovlev, A.V. Krasavin, P.V. Borisyuk, D.M. Chernyshev, S.S. Poteshin, A.A. Sysoev, «The Development of Nuclear Frequency Standard with the Use of Ion Crystals Manipulation System» // Physics ProcediaVol. 72, 2015, Pages 245-248
  17. V.P. Yakovlev, V.G. Pal’chikov, V.I. Troyan, P.V. Borisyuk, A.V. Krasavin, «Two-Ion System in Paul Trap as Element of Quantum Logic» // Physics ProcediaVol. 72, 2015, Pages 241-244
  18. V.I. Troyan, V.P. Yakovlev, V.B. Loginov, P.V. Borisyuk, «On determination of the fluctuation sensitivity limit of the induction method for the measurement of surface roughness» // Colloid Journal, 2015, Vol. 77, No. 1, Page 115-118
  19. V.B. Loginov, V.I. Troyan, P.V. Borisyuk, E.V. Chubunova, A.G. Elkin, B.A. Loginov, «Development and Creation of a Linear Displacement Guide Rail with Nanometric Deviation from Linearity at Submetric Scales of the Measurement Base» // Measurement Techniques, 2015, Vol. 58, No. 5, Pages 501-505
  20. V.A. Kashurnikov, A.V. Krasavin «Correlation Properties and Band Structure of FeAs-based Superconductors» // Physics Procedia, 2015, Vol. 65, Pages21-24
  21. V.A. Kashurnikov, A.V. Krasavin «Band Structure of FeAs-based Superconductors» // Physics Procedia, 2015,Vol. 71,  Pages 379-383
  1. Shpakovsky T.V., Zalivako I.V., Semerikov I.A., Golovizin A.A., Borisenko A.S., Khabarova K.Y., Sorokin V.N., Kolachevsky N.N., «A Compact Second-Harmonic Generator for Tasks of Precision Spectroscopy Within the Range of 240–600 nm» // Journal of Russian Laser Research, 2016, Pages 1-8
  2. V.A. Kashurnikov, A.V. Krasavin, Y.V. Zhumagulov, «Momentum distribution and non-Fermi-liquid behavior in low-doped two-orbital model: Finite-size cluster quantum Monte Carlo approach» // Phys. Rev. B94, 235145, 2016
  3. P.V. Borisyuk, О.S. Vasilyev, А.V. Krasavin, Yu.Yu. Lebedinskii, V.I. Troyan, E.V. Chubunova, S.P. Derevyashkin, «Formation of local thorium silicate compound by electrochemical deposition from an acetone solution of thorium nitrate«// Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2016г. Pages 1-8
  4. Vishnyakova G.A., Golovizin A.A., Kalganova E.S., Sorokin V.N., Sukachev D.D., Tregubov D.O., Khabarova K.Yu., Kolachevsky N.N., «Ultracold lanthanides: From optical clock to a quantum simulator» // Physics-Uspekhi, 2016, Vol. 59, Issue 2, Pages 168-173
  5. P.V. Borisyuk, A.V. Krasavin, E.V. Tkalya, Yu.Yu. Lebedinskii, O.S. Vasiliev, V.P. Yakovlev, T.I. Kozlova, V.V. Fetisov, «Nanocluster metal films as thermoelectric material for radioisotope mini battery unit» // Chemical Physics, 2016,Vol. 478, Pages 2–7
  6. Semerikov I.A., Zalivako I.V., Shpakovskii T.V., Borisenko A.S., Khabarova K.Yu., Sorokin V.N., Kolachevsky N.N., «Multiparticle losses in a linear quadrupole Paul trap» // Quantum Electronics, 2016,Vol. 46, Issue 10,  Pages 935-940
  7. P.V. Borisyuk, O.S. Vasilyev, Y.Y. Lebedinskii, A.V. Krasavin, , E.V. Tkalya, V.I. Troyan, R.F. Habibulina, E.V. Chubunova, V.P. Yakovlev, «Thorium silicate compound as a solid-state target for production of isomeric thorium-229 nuclei by electron beam irradiation» // AIP Advances, 2016г. Vol. 6, No. 9
  8. Sukachev D., Fedorov S., Tolstikhina I., Tregubov D., Kalganova E., Vishnyakova G., Golovizin A., Kolachevsky N., Khabarova K., Sorokin V., «Inner-shell magnetic dipole transition in Tm atoms: A candidate for optical lattice clocks» // Phys.Rev. A, 2016,Vol. 94, Issue 2, Article number 022512
  9. V.A. Kashurnikov, A.V. Krasavin, Ya.V. Zhumagulov, «Restoration of density of states for FeAs-based superconductors» // J. Phys.: Conf. Ser., 2016, Vol. 747, 012035
  10. Beyer A., Maisenbacher L., Matveev A., Pohl R., Khabarova K., Chang Y., Grinin A., Lamour T., Shi T., Yost D.C., Udem Th., Hänsch T.W., Kolachevsky N., «Active fiber-based retroreflector providing phase-retracing anti-parallel laser beams for precision spectroscopy» // Optics Express, 2016, Vol. 24, Issue 15, Pages 17470-17485
  11. V.A. Kashurnikov, A.V. Krasavin, Ya.V. Zhumagulov, «Momentum distribution of occupation numbers in FeAs-based superconductors» // J. Phys.: Conf. Ser., 2016, Vol. 738, 012020
  12. V.A. Kashurnikov, A.V. Krasavin, Ya.V. Zhumagulov, «Electron density of states of Fe-based superconductors: Quantum trajectory Monte Carlo method» // JETP Letters, 2016, Vol. 103, No. 5, Pages 334-340
  13. Yost D.C., Matveev A., Grinin A., Peters E., Maisenbacher L., Beyer A., Pohl R., Kolachevsky N., Khabarova K., Hänsch T.W., Udem T., «Spectroscopy of the hydrogen 1S-3S transition with chirped laser pulses» // Phys.Rev. A, 2016,Vol. 93, Issue 4, Article number 042509