В столице России прошла расширенная сессия Научного совета по фотонике и оптике, созданного при Отделении физических наук РАН. Это масштабное мероприятие стало частью юбилейной — двадцатой — международной выставки новых достижений в области лазерной, оптической и оптоэлектронной техники "Фотоника. Мир лазеров и оптики". Участники обсудили наиболее актуальные направления научных исследований, а также результаты, полученные российскими институтами РАН под руководством ОФН РАН в 2025 году.
Новые горизонты фундаментальных и прикладных исследований
На встрече особое внимание было уделено множеству перспективных тематик. В их числе — успехи в квантовых вычислениях, прогресс в микрорезонаторных системах и развитии спектроскопии межзвездных льдов. Продемонстрированы достижения в области флуоресцентной наноскопии и квантовой сенсорики, а также в нанотермометрии, технологиях квантово-каскадных лазеров, совершенствовании методов когерентного сложения лазерных пучков, рентгеновской нанолитографии и создании инновационных перовскитных материалов. Отметили и новые результаты в области физики полупроводниковых квантовых точек, изучении магнетоплазмоники. Все выступающие отметили высокий уровень фундаментальных и прикладных исследований, осуществляемых специалистами страны.
Приветствие лидеров научного сообщества
Открывая заседание, с теплыми словами поддержки обратились к присутствующим академик Виталий Кведер — академик-секретарь ОФН РАН, которые подчеркнул стратегическую значимость развития оптики и фотоники для России. На сессии также выступили сопредседатели Совета — академики Николай Колачевский и Сергей Гарнов, каждый из которых отметил ключевые научные приоритеты и важность совместных усилий российских и зарубежных партнеров. Особую роль в работе заседания сыграли президент Лазерной ассоциации доктор физических и математических наук Николай Евтихиев, член-корреспондент РАН Андрей Наумов и доктор Наталья Истомина, которые обратили внимание на международное сотрудничество, образовательные инициативы и подготовку нового поколения исследователей.
Передовые разработки в квантовых вычислениях
Глубокий интерес слушателей вызвал основной доклад академика Н.Н. Колачевского, представляющего Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН). В нем были раскрыты современные методы использования фотоники в квантовых платформах, в том числе на ионных системах. Докладчик подробно проанализировал текущее состояние мировой индустрии квантовых процессоров: ведущими компаниями — Quantinuum, Google, Atom Computing — уже достигнуто оперирование тысячами кубитов с точностью двухкубитных манипуляций выше 99,9%. В России ведутся активные исследования по разным направлениям квантовых платформ: фотонным, атомным, сверхпроводниковым и ионным.
Ключевым результатом для российской науки стало создание собственного ионного квантового процессора на основе 35 иттербиевых ионов (изотоп 171) в линейной ловушке Пауля, способного реализовать 70 кубитов одновременно. Для управления были разработаны специальные методы поиска форм управляющих импульсов для двухкубитных операций на полном регистре, что позволило достичь средней точности манипуляций на уровне 95,4%. Отдельного внимания заслужила экспериментальная реализация алгоритма Гровера с применением многоуровневых квантовых систем — куквартов (qudits), что дает возможность расширения числа эффективных кубитов. В декабре 2025 года был впервые продемонстрирован этот подход в реальном эксперименте.
Международные прорывы и инновации
Доклад академика Колачевского отметил и мировые рекорды — реализовано наибольшее на данный момент масштабирование гейта Тоффоли, задействовав десять уровней (N десять). Представлена новая планарная ионная ловушка, чей высота удержания составляет 230 мкм, что открывает широкие перспективы интеграции с кремниевыми фотонными волноводными структурами и фотолитографическим производством чипов. В ходе демонстрации удалось сформировать стабильную цепочку пяти ионов, успешно управляемых в режиме захвата.
Оптимистический взгляд в будущее
Участники заседания пришли к единому мнению: достижения отечественных ученых в области оптики, фотоники и квантовых технологий соответствуют самым современным тенденциям мировой науки. Обсуждаемые проекты будут способствовать дальнейшему укреплению позиций России в числе мировых лидеров по ключевым направлениям высоких технологий. В работе Совета активное участие принимали представители молодого поколения ученых, что гарантирует преемственность и развитие научных школ. Планируется расширение международных связей — как с компаниями, такими как Quantinuum, Google, Atom Computing, так и с ведущими исследовательскими центрами Европы, Азии и других регионов.
Научный совет по фотонике и оптике при ОФН РАН отмечает возрастающую роль интеграции усилий исследовательских коллективов, междисциплинарный подход в создании новых технологий будущего, а также огромную значимость вклада таких выдающихся ученых, как академики Виталий Кведер, Николай Колачевский, Сергей Гарнов, Николай Евтихиев, а также Андрей Наумов и Наталья Истомина. Впереди — новые открытия, прорывы и решения, которые обеспечат качественно новый уровень в понимании фундаментальных явлений и инженерному воплощению смелых научных идей.
В докладе, который представил член-корреспондент РАН АВ Наумов (ТОП ФИАН), подробно рассмотрены современные технологии люминесцентной нанотермометрии с применением одиночных квантовых излучателей. Особое внимание уделяется фундаментальным вопросам определения температуры на уровне отдельных молекул, квантовых точек и центров окраски в миниатюрных кристаллах. Указано, что традиционные методики измерения температуры теряют свою точность на наномасштабе, где понятие температуры перестает иметь привычный физический смысл. На смену классическим подходам приходит люминесцентная термометрия, в основе которой лежит анализ изменения спектральных характеристик специальных зондов — положения и ширины спектральных линий, отношения интенсивностей, а также регистрация особенностей кинетики и статистики фотонных потоков.
Принципы работы современных нанотермометров
Детальному анализу подверглись преимущества различных типов нанотермометров. Рассмотрены возможности одиночных молекул, полупроводниковых квантовых точек, признанные мировым научным сообществом, а также центры окраски в алмазах разной природы, такие как NV, SiV и GeV. Два из перечисленных подходов уже были отмечены Нобелевскими премиями, что подтверждает их значимость и перспективность. Особо выделяется исследование загадочных центров окраски LX в алмазах, которые получены при высоком давлении и температуре — такой способ позволяет получить уникально яркую, узкополосную люминесценцию, которая сохраняет исключительную чувствительность даже до комнатных температур.
Перспективы для науки и медицины
Достигнутая точность измерения температуры составляет всего одну десятую градуса при экспозиции в сто миллисекунд — такой результат открывает ранее недоступные возможности сверхточных измерений в нанофотонике и биомедицинских исследованиях. Уникальные флуоресцентные наноскопические методы позволяют исследовать температурные поля с пространственным разрешением, выходящим за пределы дифракционного предела. Это значит, что исследователи могут получать детальную информацию о мельчайших процессах в живых клетках и новых материалах, что важнейшим образом влияет на развитие самых передовых технологий в медицине, биологии, материаловедении и наноинженерии.
Инновации в методах синтеза наноструктур
Развитие данной области базируется на внедрении инновационных гибридных методов создания наноструктур. Среди передовых направлений можно отметить интеграцию методов ДНК-оригами и электронной нанолитографии. Такой подход обеспечивает максимально точное позиционирование квантовых эмиттеров, эффективное управление их уникальными фотофизическими свойствами и формирование активных субстратов, необходимых для гигантского комбинационного рассеяния света. Получаемая возможность взаимодействия между инновационными методами синтеза и высокоточной спектроскопией превращает их в основу для создания сенсоров и систем визуализации нового поколения.
Обсуждение результатов и пути развития
Был сделан углубленный обзор трудов автора о влиянии электрон-фононного взаимодействия на уширение бесфононных спектральных линий, что помогает совершенствовать методы повышения чувствительности нанотермометрии. В разработке мультимодальных подходов к флуоресцентной наноскопии также делается акцент на достижение субдифракционного разрешения при картировании температурных полей, что значительно расширяет возможности работы с хрупкими биообъектами и высокотехнологичными материалами нового времени.
При подведении итогов заседания, организаторы и участники выразили единодушное признание фундаментального значения и практически ориентированной востребованности представленных результатов. Было отмечено, что обсуждение ключевых научных достижений за отчетный год и выбор основных направлений дальнейшего развития отрасли, проходящие в атмосфере энергичной академической дискуссии Научного совета по оптике и фотонике Отделения физических наук РАН, позволяют заложить надежный фундамент для новых свершений и открытий в области оптических и фотонных технологий.
Информация и фото предоставлены Отделом по связям с общественностью ФИАН
Итоги заседания Совета по оптике и фотонике
В Федеральном исследовательском центре Институт общей физики имени А.М. Прохорова Российской академии наук недавно состоялось важное заседание Совета по вопросам оптики и фотоники. На этом мероприятии ведущие специалисты отрасли обсудили современные достижения и новые перспективные направления в области оптических технологий, световых приборов и фотоники. Собравшиеся представители научных коллективов, профильных институтов и бизнес-партнеров отметили особую актуальность развития науки о свете для технологического прогресса страны. Прозвучали доклады об инновационных разработках, исследованиях и внедрении новых решений в промышленность, медицину, связь и даже искусство. Мероприятие позволило наладить продуктивный обмен опытом между учёными из разных институтов и молодыми специалистами, что особенно ценно для дальнейшего повышения уровня российских разработок.
Перспективы и сотрудничество в сфере науки о свете
На заседании подчеркивалось, что будущее отечественной оптики связано с междисциплинарными проектами и активным взаимодействием научных коллективов. Были определены ключевые задачи по усилению сотрудничества между академическими организациями и коммерческими структурами, чтобы эффективно решать стратегические задачи развития фотоники. Участники выразили уверенность в больших перспективах и выразили стремление продолжать совместные исследования, внедрять отечественные технологии в различные сферы экономики и жизни человека. Такая плодотворная работа не только укрепляет научный потенциал, но и способствует формированию новых образовательных инициатив и подготовке квалифицированных кадров, способных внедрять эффективные инновации в самых разных направлениях.
Информация и фото предоставлены Отделом по связям с общественностью ФИАН
Источник: scientificrussia.ru
