Квантовый компьютер — вычислительное устройство, работающее на основе квантовой механики

Квантовый компьютер — вычислительное устройство, работающее на основе квантовой механики. Квантовый компьютер принципиально отличается от классических компьютеров, работающих на основе классической механики. Полномасштабный квантовый компьютер является пока гипотетическим устройством, сама возможность построения которого связана с серьёзным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; эта работа лежит на переднем крае современной физики. Ограниченные (до 128[1] кубитов) квантовые компьютеры уже построены; элементы квантовых компьютеров могут применяться для повышения эффективности вычислений на уже существующей приборной базе.
 
Ква́нтовая меха́ника — раздел теоретической физики, описывающий физические явления, в которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка. Предсказания квантовой механики могут существенно отличаться от предсказаний классической механики. Поскольку постоянная Планка является чрезвычайно малой величиной по сравнению с действием повседневных объектов, квантовые эффекты в основном проявляются только в микроскопических масштабах. Если физическое действие системы намного больше постоянной Планка, квантовая механика органически переходит в классическую механику. В свою очередь, квантовая механика является нерелятивистским приближением (то есть приближением малых энергий по сравнению с энергией покоя массивных частиц системы) квантовой теории поля.
 
Казанская научно-педагогическая школа "Физика атомов и молекул" берет свое начало с образования специализации "Оптика и спектроскопия" в КГУ в 1947 году. Научно-исследовательская работа в период с 1950 по 1990 гг. велась в области атомной и молекулярной спектроскопии, атомной абсорбции и спектроскопии кристаллов. По атомной спектроскопии работы велись под руководством профессора И.С.Фишмана. Здесь наметился ряд направлений, первое из них - спектроскопия оптически плотной плазмы. Научное направление - атомная абсорбция и флуоресценция - получило развитие в 1969 г. Были проведены работы по созданию абсолютных методов анализа, основанных на численном учете главных факторов, влияющих на абсорбционный сигнал. В области молекулярной спектроскопии научные исследования проводились под руководством профессора И.С.Поминова, они положили начало широкому применению спектроскопических методов изучения ионных и межмолекулярных взаимодействий в жидкостях и растворах в широком интервале температур. Спектроскопия лазерных кристаллов возникла в Казанском университете вскоре после того, как стало известно о создании первого лазерного генератора.
 
С 1988 года данная научная школа исследует молекулярную и спиновую динамику в фотохимических и фотофизических процессах, исследует наноструктуры и спиновые кластеры, развивает методы магнитно-резонансной томографии. Под руководством К.М.Салихова была создана лаборатория химической физики в КазФТИ КазНЦ РАН и кафедра химической физики физического факультета КГУ.
 
В настоящее время научно-педагогическую школу "Физика атомов и молекул" возглавляют доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой оптики и спектроскопии, академик АН РТ, ректор КГУ М.Х.Салахов и доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой химической физики, член-корреспондент РАН К.М.Салихов.
 
Данная научная школа имеет результаты, которые получили признание мирового научного сообщества и стимулировали развитие мировой науки в конкретных направлениях. Создана теория времяразрешенных спектров ЭПР разделенных зарядов на первичных стадиях фотосинтеза. Предсказаны узкие линии двухквантовых переходов в спектрах ЭПР спин-коррелированных радикальных пар. Впервые с помощью ЭПР томографии визуализирован скин-слой.
 
Развиты методы спектроскопической диагностики низкотемпературной плазмы по асимметричным спектральным линиям излучения и поглощения. Создан комплекс алгоритмов и программ по обработке и интерпретации физического эксперимента на основе решения некорректных обратных задач. Исследованы оптические и транспортные свойства плазменно-пылевых структур и проведено компьютерное моделирование коллективных процессов в низкотемпературной турбулентной плазме. Получены результаты для дальнейшего развития теории подобия, теории кинетических уравнений с самоподобными флуктуациями, теории релаксационных состояний в турбулентной плазме и разработан комплекс программного обеспечения для решения некорректных обратных задач в спектроскопии плазмы и моделирования плазмы с газопылевыми структурами.
 
Разработаны физические принципы оптической фазовой памяти на основе долгоживущего фотонного эха; оптимальные режимы лазерного охлаждения в твердых телах; четырехмерная оптическая голография. Развитие фемтосекундной оптики. Разработаны оптимальные сверхизлучательные режимы генерации "сжатого" света.
 
Развит формализм обобщенной квантовой динамики, который позволяет описывать эволюцию квантовой системы, взаимодействие в которой является нелокальным во времени. Этот формализм открывает новые возможности для решения многих задач атомной физики, квантовой оптики, теории уширения спектральных линий атомов.
 
Развиты методы антистоксова когерентного рассеяния света в конформационном анализе. Развит метод изучения локальной подвижности и распределения свободного объема в полимерах по оптическим спектрам конформационных зондов.
 
Предсказано и экспериментально обнаружено мюонное спиновое эхо. Предсказан новый тип однофотонного светового эха, экспериментальное обнаружение которого открывает перспективы реализации оптической квантовой памяти и однофотонных технологий.
 
Разработаны новые методы атомно-силовой микроскопии для изучения in situ химических и фотохимических процессов на границе между жидкостью и твердым телом, используемых в технологических процессах микро- и наноэлектроники. Методами магнитно-силовой микроскопии установлены особенности перемагничивания однодоменных и многодоменных ферромагнитных микро- и наночастиц.
 
Разработаны и внедрены теоретические методы квантовой химии и молекулярной динамики для изучения поверхностей потенциальной энергии основного и возбужденного состояния молекул с целью дальнейшей интерпретации экспериментальных данных по фемтосекундной спектроскопии.
 
В рамках научно-педагогической школы проводится подготовка инженеров-физиков, бакалавров-физиков и магистров физики по направлению "Физика атомов и молекул".
 

Сотрудники кафедры химической физики.
Слева направо:
1-й ряд: Г.П. Вишневская, К.М. Салихов, Р.М. Аминова.
2-й ряд: Л.И. Савостина, С.Б. Абдрахманова, А.А. Бухараев, Х.Л. Гайнутдинов, Ф.Л. Аухадеев, С.А. Моисеев
 
Химическая физика - наука, возникшая на стыке физики, химии и биологии. Основное внимание на кафедре уделяется изучению квантовых свойств магнитных и электрических моментов молекул и их корреляции, проявляющейся во взаимодействиях между молекулами. Обучение студентов организовано по индивидуальным планам на базе Казанского физико-технического института.
 

Моисеев Сергей Андреевич
КФУ / Институт физики / Отделение физики / Кафедра химической физики
 

Развитие и применение квантовомеханических методов исследования структуры, физико-химических характеристик, магнитно-резонансных параметров (ЯМР и ЭПР), а также поверхностей потенциальной энергии сложных молекулярных систем. Развитие и применение методов молекулярной динамики и компьютерного моделирования для установления структуры молекулярных кластеров в растворах и супрамолекулярных системах.
Освоение и применение методов получения систем с заданными физическими свойствами (среди них: ионно-лучевая модификация свойств поверхности твердых тел, электрохимические методы получения наноразмерных частиц, методы получения углеродных нанотрубок, получение нанокомпозитных материалов для оптоэлектроники).
Исследование материалов, перспективных для квантовой информатики, молекулярной электроники, квантовой электроники и оптоэлектроники методами ЭПР-спектроскопии, ЯМР спектроскопии, сканирующей зондовой микроскопии, импульсной лазерной спектроскопии и времяразрешенного люминесцентного анализа.
Исследование спин-зависимых элементарных фотоиндуцированных молекулярных процессов, неравновесной поляризации ядерных и электронных спинов в ходе таких процессов. Спектроскопия ЯМР и ЭПР таких систем.
Исследование наноразмерных систем методами сканирующей зондовой микроскопии и электронной микроскопии. Применение ЭПР в нанометрологии.
Компьютерное моделирование квантовой динамики спиновых систем.
Магнитно-резонансная томография: создание томографов, развитие методологии.
 
Моя дочка закончила эту кафедру с красным дипломом.
 
Использованы материалы Википедии и сайта Казанского (Приволжского) Федерального Университета.