КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-12-00130
НазваниеПост-кремниевая сверхпроводниковая электроника на базе наноразмерных джозефсоновских контактов для систем обработки больших объемов данных
Руководитель Куприянов Михаил Юрьевич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-209 - Низкие температуры и сверхпроводимость
Ключевые слова сверхпроводниковая электроника, энергоэффективные вычисления, фазовая логика, эффект Джозефсона, искусственные нейронные сети, кубиты
Код ГРНТИ47.14.11
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Создание систем обработки больших объемов данных и искусственного интеллекта следующих поколений требует исследования путей перехода к новым материалам и способам конструирования. Данная задача, сформулированная в НТР РФ, обусловлена как невозможностью дальнейшего долговременного прогресса вычислительных устройств на традиционном пути масштабирования кремниевых транзисторов, так и новыми возможностями, открывающимися в решении некоторых классов задач с применением устройств на базе не фон неймановской архитектуры, таких как нейроморфные процессоры и квантовые компьютеры. В данных устройствах использование стандартной компонентной базы часто оказывается неоптимальным или невозможным. Увеличение производительности и энергоэффективности вычислительных устройств может быть получено на предлагаемом в данном проекте пути использования сверхпроводящих материалов и новых физических принципов, позволяющих реализовать энергоэффективные вычисления при высоком быстродействии. Ключевой задачей проекта является решение основной проблемы сверхпроводниковых электронных цепей – низкой степени интеграции. Новизной подхода будет являться изначальный ориентир на конструирование схем на базе наноразмерных джозефсоновских контактов и минимизация размеров активных компонент логических устройств за счет создания компактных «безындуктивных» схем. Разработанная компонентная база будет применена как для создания компонент логических устройств, включая и устройства новой «фазовой» логики, так и устройств нейроморфной обработки информации и интерфейсов к квантовым сверхпроводящим цепям. Выполнение данного проекта обеспечит базу для создания полноценной цифровой пост-кремниевой технологии и обеспечит сохранение имеющегося приоритета РФ в этой динамично развивающейся области.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Богатская А.В, Попов А.М.
Limitations of the semiclassical approach for the problem of two-level atomic ensemble emission in a resonant laser field
Laser Physics Letters, Vol. 17, no. 9., P. 096002 (год публикации - 2020)
10.1088/1612-202X/aba198
2. Ружицкий В.И., Максимовская А.А., Соловьев И.И., Бакурский, Кленов Н.В. Генерация и распространение дробных флаксонов в джозефсоновских средах Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики (год публикации - 2021)
3. Хапаев М.М., Куприянов М.Ю., Соловьев И.И., Кленов Н.В., Бакурский С.В. Расчет индуктивностей и пространственных распределений сверхпроводящих токов в модели сверхпроводникового нейрона Журнал вычислительной математики и математической физики (год публикации - 2021)
Публикации
1.
Босбоум, М., Ван дер Вегт Ж.Ж.В., Куприянов М.Ю,, Голубов А.А.
Selfconsistent 3D model of SN-N-NS Josephson junctions
Superconductor Science and Technology, Vol. 34, no. 11. — P. 115022 (год публикации - 2021)
10.1088/1361-6668/ac2d79
2.
Соловьев И.И., Ружицкий В.И., Бакурский С.В., Кленов Н.В., Куприянов М.Ю., Голубов А.А., Скрябина О.В., Столяров В.С.
Superconducting Circuits without Inductors Based on Bistable Josephson Junctions
Physical Review Applied, Vol. 16, N. 1., P. 014052 (год публикации - 2021)
10.1103/PhysRevApplied.16.014052
3.
Головчанский И.А., Абрамов Н.Н., Столяров В.С., Вайдас М,, Рязанов В.В., Голубов А.А., Устинов А.В., Куприянов М.Ю.
Ultrastrong photon-to-magnon coupling in multilayered heterostructures involving superconducting coherence via ferromagnetic layers
Science Advances, Vol. 7, no. 25. , P. eabe8638 (год публикации - 2021)
10.1126/sciadv.abe8638
4.
Соловьев И.Т., Бакурский С.В., Ружицкий В.И., Кленов Н.В., Куприянов М.Ю., Голубов А.А., Скрябина О.В., Столяров В.С.
Miniaturization of Josephson Junctions for Digital Superconducting Circuits
Physical Review Applied, Vol. 16, no. 4. , P. 044060 (год публикации - 2021)
10.1103/PhysRevApplied.16.044060
Публикации
1.
Хапаев, М. М., Куприянов, М. Ю.
Calculation of the inductance of normal conductors and superconductors
Differential Equations, том 58, № 8, с. 1142–1151 (год публикации - 2022)
10.1134/S0012266122080146
2.
Максимовская А. А., Ружицкий В. И., Кленов Н. В., Бакурский С. В., Куприянов М. Ю., Соловьев И. И.
Phase logic based on π josephson junctions
JETP Letters, том 115, № 12, с. 735–741 (год публикации - 2022)
10.1134/S0021364022600884
3.
Вожаков В. А., Бастракова М. В., Кленов Н. В., Соловьев И. И., Погосов В. В., Бабухин Д. В., Жуков А. А., Сатанин А. М.
State control in superconducting quantum processors
Physics Uspekhi, том 65, № 5, с. 421 - 439 (год публикации - 2022)
10.3367/UFNe.2021.02.038934
4.
Бастракова М.В, Пашин Д.С., Рыбин Д.А., Щеголев А.Е., Кленов Н.В., Соловьев И.И., Горчавкина А.А., Сатанин А.М.
A superconducting adiabatic neuron in a quantum regime
Beilstein journal of nanotechnology, том 13, с. 653–665 (год публикации - 2022)
10.3762/bjnano.13.57
5.
Бастракова М.В., Кленов Н.В., Ружицкий В.И., Соловьев И.И., Сатанин А.М.
Sub-nanosecond operations on superconducting quantum register based on ramsey patterns
Superconductor Science and Technology, том 35, № 5 с. 055003 (год публикации - 2022)
10.1088/1361-6668/ac5505