Директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС, PhD, заведующий лабораторией квантовых информационных технологий НИТУ МИСИС, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ
Область научных интересов
Математическая теория оптимального управления; Физика квантовых технологий; Квантовые коммуникации; Квантовые алгоритмы; Физика многих тел.
PhD, директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ, заведующий лабораторией квантовых информационных технологий НИТУ МИСИС, профессор кафедры РКЦ МФТИ
2023 г. Директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС.
2023 г. Вошел в состав Координационного совета по делам молодёжи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию.
2022 г. Заведующий лабораторией квантовых информационных технологий НИТУ МИСИС, созданной в рамках стратегического проекта «Квантовый интернет».
2021 г. Лауреат премии «За верность науке» за вклад в популяризацию науки и технологий среди молодых учёных.
2020 г. Профессор кафедры Российского квантового центра Московского физико-технического института (МФТИ).
2020 г. Возглавил проект Лидирующий исследовательский центр «Квантовые вычисления» на базе Российского квантового центра. В рамках Дорожной карты по квантовым вычислениям, реализуемой Госкорпорацией «Росатом», возглавляет направление по квантовым алгоритмам и программному обеспечению.
2019 г. Руководитель научной группой «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра. Один из основных авторов Дорожной карты развития квантовых технологий РФ.
2019 г. Вошел в итоговый список Forbes Россия «30 до 30» в номинации «Наука и технологии».
2017 г. Защитил диссертацию по теоретической физике в Университете Париж-Сакле под руководством профессора Георгия Шляпникова на тему «Нестандартные многочастичные фазы в ультрахолодных дипольных системах». После защиты диссертации полноценного вернулся к работе в Российском квантовом центре.
В 2015 году получил стипендию Клуба Императорского технического училища и в последствии с отличием окончил обучение в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Поступил в аспирантуру в Лабораторию теоретической физики и статистических моделей Национального центра научных исследований Франции в Университете Париж-Юг (Университет Париж-Сакле). Параллельно с учебой в аспирантуре занимался исследованиями в области алгоритмов постобработки для систем квантового распределения ключей.
В 2013 году получил стипендию для студентов Российского квантового центра, стал одновременно работать в двух научных группах: «Квантовая оптика» под руководством Александра Львовского и «Теория многих тел» под руководством Георгия Шляпникова.
С 2012 года начал работать в группе «Квантовая оптика» в Российском квантовом центре под руководством профессора Александра Львовского. Прошел стажировку в группе Александра Львовского в Университете Калгари (Канада).
В 15 лет поступил в МГТУ им. Н. Э. Баумана.
Основные результаты научной деятельности
Математическая теория оптимального управления
Первые работы А.К. Федорова связаны с теорией оптимального управления. Совместно с А.И. Овсеевичем была построена теория асимптотически оптимального управления системой из произвольного числа линейных осцилляторов, связанного общим ограниченным управлением. Такая задача в случае одного осциллятора является классической для теории управления и может быть решена с помощью принципа максимума Понтрягина. В случае произвольного числа осцилляторов неизвестен способ построения оптимального управления в аналитической форме с помощью методов принципа максимума. Основное преимущество разработанной теории состоит в возможности получить эффективных численный алгоритм для управления системой из произвольного числа линейных осцилляторов, связанных общим ограниченным управлением. Эти результаты были обобщены на случай распределённой системы — струны.
Физика квантовых технологий
Основной областью научных интересов являются квантовая теория информации и физика квантовых технологий. Предложил новый метод вычисления томограмм квантовых систем с помощью интегралов по траекториям, новый подход к вычислению томограмм дискретных переменных на основе алгебр кватернионов, а также концепция томографического дискорда (в качестве экспериментальной платформы для анализа предложена система связанных квантовых электрических цепочек). Работая в группе А. Львовского, А.К. Федоров принял участие в эксперименте по квантовой гомодинной томографии мультимодовых процессов с помощью когерентных состояний. В работах А.К. Федорова совместно с группой А. Львовского были предложены методы характеризации сложных квантовых систем с помощью квантовой томографии и машинного обучения, в частности для
Квантовые коммуникации
Под руководством А.К. Федорова были разработаны алгоритмы обработки для систем квантового распределения ключей, в частности, методов для аутентификации и коррекции ошибок (совместно с Е.О. Киктенко и А.С. Трушечкиным), и проведены эксперименты по квантовому распределению ключей в городских условиях. Была предложена концепция квантового блокчейна — распределённого реестра, использующего квантовое распределение ключей при аутентификации и протокол широковещания, разработанный Лэмпортом, для защиты от атак с квантовым компьютером. Эксприментальная демонстрация квантового блокчейна была проведена с использованием сетей квантового распределения ключей в Москве.
Квантовые алгоритмы
Группа А.К. Федорова занимается разработкой квантовых алгоритмов для задач комбинаторной оптимизации, например, для сборки генома и оптимизации графика для сетей телекоммуникации, а также для моделирования молекул и химических реакций (впервые показана возможность промоделировать квантовым образом реакцию окисления углерода), а также для машинного обучения в интересах генеративной химии: предложен метод дизайна лекарств с помощью квантовых компьютеров.
Кудитный квантовый процессор
В рамках проекта Лидирующий исследовательский центр «Квантовые вычисления» под руководством А. К. Федорова учёными из Российского квантового центра, ФИАН им. П. Н. Лебедева, ФТИАН им. К. А. Валиева и Сколковского института науки и технологий был разработан квантовый процессор на основе ионов с облачным доступом. В основе процессора используются ионы иттербия. При этом каждый ион представляет собой не кубит, а кудит — многоуровневую квантовую систему (используется кукварт с четырьмя уровнями). Использование одного иона как пары кубитов, а также использование дополнительных уровней кубитов как вспомогательных буферов для квантовой информации (например, в качестве вспомогательных кубитов для декомпозиции многокубитных вентилей, таких как вентиль Тоффоли), позволяет повысить эффективность реализации квантовых алгоритмов, например, алгоритма Гровера.
Физика многих тел
В области физики многих тел и физики конденсированного состояния был продемонстрирован ротон-максонный характер возбуждений для наклонных дипольных систем в двумерной геометрии, предсказан эффект ротон-максонного спектра для экситонов в квазидвумерной геометрии, а также предсказана p-волновая сверхтекучесть дипольных молекул и атомов в оптических решётках (совместно с Г.В Шляпниковым и В.И. Юдсоном). Предсказанное подавление неупругих процессов для атомов в оптической решётке было исследовано экспериментально группами из Университета Торонто (Канада) и JILA (Колорадо, США). Группой Федорова предложено использовать методы машинного обучения для детектирования квантового хаоса, фазовых переходов в ферримагнетиках и разрушения запутанности в квантовых системах. Совместно с группой Юрия Лозовика предсказан квадрупольный характер поведения экситонов в двумерных системах, который был изучен экспериментально.
Индекс Хирша по Scopus — 25.
Количество статей по Scopus — 90.
Значимые исследовательские проекты, гранты
Один из авторов Дорожной карты развития квантовых технологий РФ.
В рамках Дорожной карты по квантовым вычислениям возглавляет направление по квантовым алгоритмам и программному обеспечению.
2020 г. Возглавил проект Лидирующий исследовательский центр «Квантовые вычисления» на базе Российского квантового центра. В рамках Дорожной карты по квантовым вычислениям, реализуемой Госкорпорацией «Росатом», возглавляет направление по квантовым алгоритмам и программному обеспечению.
В 2019 году вошел в итоговый список Forbes Россия «30 до 30» в номинации «Наука и технологии». Получил грант Президентский программы Российского научного фонда для молодых учёных.
2019 г. Руководитель научной группой «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра. Один из основных авторов Дорожной карты развития квантовых технологий РФ.
2019 г. Вошел в итоговый список Forbes Россия «30 до 30» в номинации «Наука и технологии». Получил грант Президентский программы Российского научного фонда для молодых учёных.
С 2018 г. работает над проектами КуАпп, занимающимся созданием постквантовых криптографических алгоритмов, и КуБорд — разработчика облачной платформы для квантовых вычислений. Также занимается развитием проекта КуРэйт — производителя научно-образовательных комплексов и промышленных установок для квантового распределения ключей. С научным визитом посетил Институт квантовой оптики Макса Планка (группа Игнасио Сирака) в Гархинге (Германия).
Значимые публикации
Автор более 100 научных публикаций в области квантовой физики и квантовых технологий.
Значимые патенты
Автор и соавтор порядка 30 патентов и программ для ЭВМ.
