В Москве прошло расширенное совещание Научного совета по фотонике и оптике, входящего в Отделение физических наук Российской академии наук.
Мероприятие состоялось в рамках 20-й международной специализированной выставки лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики» и было посвящено обсуждению ключевых направлений и научных достижений 2025 года институтов РАН, осуществляющих научно-методическое руководство ОФН РАН.
Проанализированы достижения в сфере квантовых вычислений, технологий микрорезонаторов, спектроскопии межзвездных льдов, флуоресцентной наноскопии и квантовой сенсорики, нанотремометрии, технологий квантово-каскадных лазеров, когерентного сложения лазерных пучков, рентгеновской нанолитографии, перовскитных технологий, физики полупроводниковых квантовых точек, магнетоплазмоники. Исследователи подчеркнули существенную фундаментальную и прикладную ценность проводимых исследований и разрабатываемых решений.
С приветственной речью к участникам собрания выступили академик-секретарь ОФН РАН академик Виталий Кведер, сопредседатели Совета академик РАН Николай Колачевский и академик РАН Сергей Гарнов, президент Лазерной ассоциации д.ф.-м.н. Николай Евтихиев, а также член-корреспондент РАН Андрей Наумов и д.ф.-м.н. Наталья Истомина.
В докладе академика РАН Н.Н. Колачевского (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН) были изложены современные подходы к применению фотоники в квантовых вычислениях, основанных на ионной технологии. Осущен анализ текущего состояния разработок квантовых процессоров, где компаниям Quantinuum, Google и Atom Computing удалось добиться управления тысячами кубитов, а точность двухкубитных операций превышает отметку в 99,9%. В России ведутся исследования в области фотонных, атомных, сверхпроводниковых и ионных квантовых платформ. Важным достижением стало создание ионного квантового компьютера, использующего 35 ионов иттербия-171 в линейной ловушке Пауля, что обеспечивает наличие 70 кубитов. Разработаны методики подбора импульсов для реализации двухкубитных операций на всем диапазоне, при этом средняя точность операций составила 95,4%. Впервые экспериментально реализован (декабрь 2025 года) алгоритм Гровера с использованием куквартов – многоуровневых квантовых систем, что обеспечивает увеличение эффективного числа кубитов. Установлен мировой рекорд масштабирования гейта Тоффоли (N=10). Также представлена новая плоская ионная ловушка с высотой удержания 230 мкм, которая совместима с интеграцией волноводов и фотолитографическим производством, и продемонстрирован захват цепочки из пяти ионов.
В докладе члена-корреспондента РАН А.В. Наумова (ТОП ФИАН) представлены современные подходы к люминесцентной нанотермометрии, основанные на использовании одиночных квантовых излучателей. Рассмотрена принципиальная задача определения температуры в наномасштабе – на уровне отдельных молекул, квантовых точек и центров окраски в нанокристаллах. Показано, что традиционные методы термометрии не могут быть применены в нанообъёмах, поскольку в этих условиях температура перестает иметь макроскопическое значение. Альтернативным решением является люминесцентная термометрия, использующая температурную зависимость спектральных характеристик зондов: положения и ширины спектральных линий, соотношения интенсивностей, кинетики и статистики фотонов. Детально проанализированы возможности различных нанотермометров: одиночных молекул и полупроводниковых квантовых точек (две области, отмеченные Нобелевскими премиями), центров окраски в алмазе (NV, SiV, GeV). Особое внимание уделено открытию загадочных центров окраски LX в алмазах, полученных методом HPHT. Эти центры демонстрируют уникальную, яркую и узкополосную люминесценцию, сохраняющую высокую температурную чувствительность даже при комнатной температуре. Достигнутая точность определения температуры составляет 0,1 градуса при времени экспозиции всего 100 мс, что открывает перспективы для сверхточных измерений в биомедицине и нанофотонике. Приведен обзор авторских результатов, посвященных исследованию электрон-фононного взаимодействия, которое определяет уширение бесфононных спектральных линий. Разрабатываемая мультимодальная флуоресцентная наноскопия позволяет создавать карты температурных полей с субдифракционным пространственным разрешением. В докладе подчеркивается, что дальнейшее развитие этого направления во многом зависит от внедрения инновационных гибридных методов синтеза наноструктур. Среди ключевых подходов – сочетание техники ДНК-оригами и электронной нанолитографии, что обеспечивает точное позиционирование одиночных эмиттеров, управление их фотофизическими свойствами и создание активных субстратов для гигантского комбинационного рассеяния. Комбинация передовых синтетических методов с высокочувствительной спектроскопией одиночных квантовых объектов формирует основу для нового поколения сенсорных и визуализационных технологий.
По результатам обсуждения на заседании, организаторы и участники подчеркнули значительную теоретическую и практическую ценность представленных в докладах выводов, а также отметили результативность дискуссии, посвященной основным достижениям и перспективным направлениям развития отрасли в рамках Научного совета по оптике и фотонике Отделения физических наук РАН.
Материалы и фотографии предоставлены Отделом по связям с общественностью Физического института имени П.Н. Лебедева РАН