圣大研究人员在诺贝尔研究成果的基础上进一步推动微电子领域量子技术的发展
圣大新型量子信息及通信半导体材料实验室的研究人员开发出了一系列新型微电子器件,包括单光子源、发光二极管(LED)、太阳能电池、激光器以及压电式纳米发电机,并通过硅基实现了这些器件的集成。 这些成就都是利用量子技术推动微电子学发展的结果,这研究一方向最初是由圣彼得堡国立大学毕业生、诺贝尔化学奖得主阿列克谢·叶基莫夫奠定的。
据悉,列宁格勒(圣彼得堡)国立大学1967届毕业生阿列克谢·叶基莫夫、美国科学家蒙吉·巴文迪以及和路易斯·布鲁斯因发现并合成量子点共同被授予诺贝尔化学奖。阿列克谢·叶基莫夫成为圣大历史上第9位诺贝尔奖得主。
该实验室负责人罗迪恩·雷兹尼克受邀在APMAS 2023会议上对研究成果作报告分享。
新型量子信息通信半导体材料实验室于2022年在圣大(固体物理教研室)的支持下成立。该实验室致力于研究新型量子功能器件,包括发光二极管、晶体管、太阳能电池、激光器、压电式纳米发电机等。这些器件都采用了分子束外延技术。在制备过程中,将所需材料的分子束或原子束定向到位于超高真空条件下的衬底表面。分子与衬底表面的相互作用引起它们的凝聚并在表面形成有序的晶体结构。因此,在衬底表面逐渐形成具有特定结构和电子性质的纳米材料。

新型量子信息通信半导体材料实验室负责人罗迪恩·雷兹尼克谈到:“这个方法能够帮我们解决一系列的问题。在其帮助下我们可以获得不同成分以及不同几何形状的高质量纳米结构,他们可以具备不同的特定性质。这有利于未来合成不同材料并开发革新的设备仪器。”
例如,科学家可以依靠制备单光子源来满足量子通信领域的需求。除此之外,在单光子的帮助下,信息在传输的过程中不会被拦截。需要指出,单光子源在未来可用于创建高算力多量子比特量子计算机。
除新型量子信息通信半导体材料实验室之外,圣大乌拉里采夫自旋光子学实验室也参与了我校针对量子技术的研究,该实验室2011年在俄罗斯联邦政府的资助下成立。 圣大乌拉里采夫自旋光子学实验室的负责人圣大教授阿列克谢·卡沃金是当今世界该领域最著名的学者之一。他同时还是俄罗斯量子中心量子极化子项目组负责人、英国南安普顿大学教授以及中国西湖大学国际极化子研究中心的负责人。
罗迪恩·雷兹尼克说:“我们在AlGaAs 纳米线中成功制备出了InGaAs量子点。这是一项前所未有的研究。具体来说我们可以借助上述材料,在另外一个纳米级物体中实现量子纠缠状态。区别于其他制备量子点的方法,该技术使我们能够精确控制量子点的大小、位置并调控其性质。更重要的是,我们可以利用这种操控单根纳米线的能力,同样精确控制其内部的量子点。”
实验室还研究了另外一种结构,即含氮纳米结构。基于该结构,我们制作了数台高效LED原型机,并解决了今天的LED在绿色”和“红色”光谱区域存在的问题。这些结构还能够将水分解为氢气和氧气,以获取环保的氢燃料。
圣大新型量子信息通信半导体材料实验室还对另外一个方向进行了研究,即晶体管、激光器等光电子器件在硅基衬底上的集成问题。通常这类器件首先在一些昂贵的衬底上合成器件结构,然后再将其转移到硅基衬底上,整个过程复杂并且成本较高。而圣大科学家则开发出一种新的技术实现直接在硅基衬底上合成所需器件结构。
1724年1月28日(2月8日),彼得一世颁布法令,宣布建立大学以及俄罗斯科学院,圣彼得堡大学由此应运而生,成为俄罗斯的第一所高等学府。 即将在2024年迎来建校三百周年的圣彼得堡大学已经成为一所世界级的科学、教育以及文化中心。
在由俄罗斯副总理德米特里·切尔尼申科主持的圣彼得堡大学建校300周年庆典活动组委会上,通过了一项校庆活动计划。庆祝活动包括:以圣大的校名命名一颗小行星、发行特别设计款银行卡和以纪念俄罗斯首所大学为主题的纪念邮票、与“俄罗斯”航空公司合作推出冠名飞机。此外,圣彼得堡国立大学还创建了专门的校庆网站,用于发布杰出校友信息、学校科研成就及校庆准备工作的详细信息。