Проект месяца в рамках российско-германского года науки 2018-2020
  • Информация о Годе
  • Партнёрства в годе
  • Участие
  • Темы
  • Знаковые проекты
  • Конкурсы

Когерентное управление взаимодействующими спиновыми возбуждениями в полупроводниковых гетероструктурах.

Когерентное управление взаимодействующими спиновыми возбуждениями в полупроводниковых гетероструктурах.

Организаторы с российской стороны: Санкт-Петербургский государственный университет, Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (Санкт-Петербург)

Организаторы с немецкой стороны: Технический университет г. Дортмунда, Рурский университет г. Бохума

Финансирование проекта:  Немецким Научно-исследовательским сообществом (DFG).  Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ)

Цель проекта. Международный Центр Совместных Исследований (SFB TRR 160) нацелен на объединение теоретических и экспериментальных исследований научных коллективов в институтах России и Германии. Центральной темой исследований TRR является развитие и реализация принципиально новых стратегий управления взаимодействующими спиновыми возбуждениями в специально приготовленных системах, пригодных для практического использования. 
Объектами исследования являются, главным образом, полупроводниковые системы, характеризуемых сильным взаимодействием с окружением. Помимо этого, исследуются и атомные системы, хорошо изолированные от окружения, а также коррелированные системы с доминирующим межчастичным взаимодействием. Управление взаимодействующими спиновыми системами, помещенными в магнитное поле, будет достигаться, в основном, с помощью лазерного и микроволнового излучения, но при этом будут также применяться и другие способы воздействия, такие как электрические поля или импульсы механических деформаций. Результатом исследований будет демонстрация новых возможностей изучаемых систем, пригодных для применения в информационных технологиях. Ключевым моментом здесь является разработка базовых принципов управления спинами, осуществляемого с минимальными затратами энергии, что откроет новые перспективы развития сектора IT, характеризуемого огромным, постоянно возрастающим энергопотреблением. Использование спиновых систем может, в конечном счете, привести к решениям, реализуемым на одном чипе, в том числе, в перспективе в квантовом режиме.

Сотрудничество исследовательских коллективов создает уникальный научный климат, стимулирующий эффективный обмен знаниями и опытом между академическими институтами России и Германии. Благодаря объединенному творческому потенциалу, научный прогресс в данной области был значительно ускорен в предыдущие 4 с небольшим года сотрудничества, что подтверждается впечатляющим списком публикаций высокого уровня.

Другим важным результатом является подготовка новой генерации талантливых молодых ученых. Важным аспектом в этом отношении является интенсивная программа обменов между Россией и Германией. Например, каждый аспирант должен провести, по крайней мере, шесть месяцев в институте партнерской страны. При этом квалифицированные ученые также регулярно приезжают в партнерские институты, непосредственно участвуя в проводимых исследованиях.

Общая информация о проекте:


Проект TRR 160 ориентирован на исследования в трех основных направлениях: А – нульмерные спиновые системы, В – протяженные спиновые системы и С – новые концепции спиновых систем. Каждое направление содержит от семи до девяти проектов. Этот проект, в рамках которого создан межрегиональный исследовательский центр, позволяет объединить базовые возможности Физико-технического института, Санкт-Петербургского государственного университета и Технического университета Дортмунда в областях технологии материалов, когерентной спектроскопии и современном компьютерном моделировании. 


Исследовательский центр реализует координированную программу, состоящую из разнообразных, тематически связанных, проектов. Запланированные исследования выходят далеко за рамки научных исследований, выполняемых каждым отдельным институтом, и приобретают международный статус: TRR 160 объединяет наше понимание спиновых явлений, предлагает решение возникающих научных задач с помощью альтернативных подходов, развивает принципиально новые концепции.

Реализации спиновых систем в трех направлениях проекта TRR 160 существенно различаются, тем не менее, существуют ярко выраженные пересечения как между этими направлениями, в целом, так и подпроектами в каждом из них. Взаимосвязи касаются как методологии в материаловедении, спектроскопии и теоретическом моделировании, так и всеобъемлющих физических проблем и целей, которые являются лейтмотивами областей проекта.

Этими целями являются:

·        Оптимизация спиновой ориентации и манипуляция спинами с помощью оптических методов, 
·        Развитие принципиальных стратегий поддержки спиновой когерентности,
·        Понимание механизмов связи спинов с окружением,
·        Оптимизация взаимодействия между спинами и методов управления связанными системами,
·        Разработка гибридных систем, ориентированных ка на оптическое управление спинами и, так и на управление светом с помощью магнитного поля.

Достижению этих целей способствует реализуемый в рамках проекта тесный контакт между экспериментом и теорией.