Topic outline

  • ВСТУП

    Метою курсу є надання студентам-магістрантам всебічного розуміння квантових матеріалів та технологій, що сприятиме їхній здатності орієнтуватися в складнощах 2-ї квантової революції. За допомогою лекцій, дискусій та практичних вправ студенти вивчатимуть фундаментальні принципи квантової механіки, досліджуватимуть унікальні властивості квантових матеріалів та заглиблюватимуться в нові сфери застосування квантових технологій. Наприкінці курсу студенти матимуть знання та навички, необхідні для участі в передових дослідженнях та інноваціях у сфері квантової науки та технологій, що швидко розвиваються.

    Предмет курсу охоплює широкий спектр тем, пов'язаних з квантовою наукою та технологіями. Студенти вивчатимуть фундаментальні концепції квантової механіки, включаючи такі квантові явища, як надпровідність, топологічні ізолятори та квантовий магнетизм. Вони також вивчатимуть практичне застосування квантових матеріалів у таких галузях, як квантові комп'ютери та квантові обчислення, сенсори та метрологія, комунікація та енергетика. Центральною темою курсу є вивчення квантового транспорту в надпровідниках та приладів на його основі - від надпровідного квантового інтерферометра (SQUID) до надпровідних квантових комп'ютерів. Крім того, студенти вивчатимуть поточні квантові проекти та ініціативи як в Європі, так і в усьому світі, а також нові тенденції та майбутні напрямки в цій галузі. Загалом, курс забезпечує міждисциплінарний підхід до розуміння та використання потенціалу квантових матеріалів і технологій для наукового прогресу та технологічних інновацій. 

    Наразі курс розглядається як факультативний та розрахований як на студентів так і співробітників Центру квантових матеріалів та квантових технологій КАУ.

    Силабус курсу

  • Тема 3. Приклади квантових матеріалів

    • Надпровідники та надплинні рідини (2 лекції): Знайомство із захоплюючими явищами надпровідності та надплинності, що спостерігаються у квантових матеріалах. Розглядаються унікальні властивості надпровідників та особливості їх електронної структури: слабка надпровідність та ефекти Джозефсона, типи та властивості джозефсонівських контактів, елементи надпровідної електроніки, надпровідні кубіти та надпровідні квантові комп'ютери, електронна структура, топологія поверхні Фермі та особливості параметру порядку новітніх надпровідників, низьковимірні електронні системи, топологічна надпровідність.
    • Топологічні ізолятори та напівметали (2 лекції):  Квантовий ефект Холла, який дає уявлення про поведінку електронів у двовимірних матеріалах під дією сильних магнітних полів, закладаючи основу для розуміння топологічних ізоляторів і напівметалів. Топологічні ізолятори і напівметали та їхні екзотичні електронні властивості. У лекції обговорюються їхні унікальні зонні структури, поверхневі стани та потенційні застосування у спінтроніці та квантових обчисленнях.
    • Квантовий магнетизм і спінтроніка (1 лекція): Ця лекція зосереджена на квантовому магнетизмі та спінтроніці, висвітлюючи роль спіну електрона в магнітних матеріалах та маніпуляції з ним для технологічних застосувань. Охоплені теми включають електронні пристрої на основі спіну, магнітні тунельні переходи та нову галузь спінтроніки, яка має на меті використати спіновий ступінь свободи для обробки та зберігання інформації.