Д.ф.-м.н., заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы», профессор экспериментальной физики в Технологическом университете Карлсруэ, научный руководитель группы «Сверхпроводниковые квантовые схемы» (РКЦ)
- ustinov.av@misis.ru
+7 495 638-46-46 - Ленинский пр-т, д.4, аудитория Б-702
Область научных интересов
Физика низких температур, сверхпроводимость, джозефсоновские контакты, сверхпроводниковая электроника, квантовая когерентность, квантовые биты (кубиты), реализация квантового компьютера, обработка квантовой информации.
Область знаний (по классификатору ОЭСР)
Physical sciences and astronomy.
Доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС»
2011-н.в. Заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС».
2011-н.в. Научный руководитель группы «Сверхпроводниковые квантовые схемы», Российский квантовый центр.
2008-н.в. Профессор, Физический институт, Технологический университет Карлсруэ (Германия).
1995 год. Доктор физико-математических наук, Институт физики твердого тела Российской академии наук.
1987 год. Кандидат физико-математических наук, Институт физики твердого тела Российской академии наук.
1984 год. Инженер-физик по специальности «Автоматика и электроника», Московский физико-технический институт, диплом с отличием.
Основные результаты деятельности
Алексей Устинов является одним из наиболее известных в мире экспертов по длинным джозефсоновским переходам и физике магнитных солитонов — нелинейных волн в этих структурах. Он посвятил много лет исследованию многослойных и дискретных джозефсоновских систем, в этих областях опубликованы его наиболее цитируемые работы.
В 2000 году группа Алексея Устинова обнаружила внутренние локализованные моды (дискретные бризеры) в массивах джозефсоновских контактов. В 2003 году группа опубликовала в Nature сообщение о туннелировании джозефсоновского вихря — крупнейшего квантового объекта, обнаруженного на сегодняшний день.
В последние годы основной акцент в исследованиях группы Алексея Устинова был сделан на сверхпроводниковых кубитах. Выдающимся достижением группы Алексея Устинова стала демонстрация в 2009 году чрезвычайно быстрой (самой быстрой на сегодняшний день) манипуляции сверхпроводящим кубитом, достигающей частоты когерентных колебаний 30 ГГц. Алексеем Устиновым и его группой была исследована квантово-когерентная динамика сверхпроводящих фазовых кубитов, потоковых кубитов и трансмонов.
В 2011 году группа под руководством Алексея Устинова впервые продемонстрировала считывание сверхпроводящих кубитов с частотным мультиплексирование (7 кубитов были считаны при помощи одной измерительной линии) — решающий шаг к масштабируемой квантовой архитектуре. По этому пути теперь следуют ведущие исследовательские коллективы мира.
Более поздние работы включают, например, когерентное управление микроскопическими двухуровневыми дефектами в сверхпроводящих кубитах, демонстрацию считывания кубита, с использованием бегущего флаксона, первую реализацию квантового метаматериала на основе сверхпроводящих кубитов.
Недавние работы включают кубитные метаматериалы, состоящие как из трансмонов, так и из потоковых кубитов, схему на основе кубита-флаксониума с супериндуктивностью из гранулированного алюминия.
Премии и награды
1989 г. Исследовательская стипендия фонда Гумбольдта (Германия).
1998 г. Международная премия им. Стефаноса Пневматикоса за исследования в области физики нелинейных явлений.
2011 г. Мегагрант Правительства РФ.
2015 г. Премия «Сноб. Сделано в России» в номинации «Наука и технологии» за создание первого в России сверхпроводникового кубита.
2017 г. Google Research Award 2017 в номинации Quantum Computing (квантовые вычисления).
Наукометрические показатели
Индекс Хирша по Scopus — 43.
Количество статей по Scopus — 345.
SPIN РИНЦ:
ORCID: 0000-0002-1202-1787.
ResearcherID: J-4663-2015.
Scopus AuthorID: 22995725800.
Значимые исследовательские проекты, гранты
- «Сверхпроводящие метаматериалы», Мегагрант Правительства РФ, Постановление № 220,
2011-2015 гг. - «Создание технологии обработки информации на основе сверхпроводящих кубитов», проект «Лиман», Фонд перспективных исследований, ГК «Росатом», Министерство науки и высшего образования РФ,
2016-2019 гг. - «Квантовые метаматериалы на основе сверхпроводниковых кубитов», грант Российского научного фонда № 16-12- 00095 по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований»,
2016-2018 гг., продление на2019-2020 гг. - «Сверхпроводниковые технологии для обработкиквантовой информации», грант Российского научного фонда № 21-72- 30026 по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов,
2021-2024 гг. - Руководитель 14 проектов Немецкого научного общества (DFG).
- Получатель 8 исследовательских грантов Европейских программ.
- Получатель 4 исследовательских грантов немецкого Министерства науки и образования (BMBF).
- Получатель 6 грантов Министерства науки и высшего образования РФ в рамках программы повышения конкурентоспособности НИТУ «МИСиС».
Значимые публикации
- P. Winkel, K. Borisov, L. Grünhaupt, D. Rieger, M. Spiecker, F. Valenti, A. V. Ustinov, W. Wernsdorfer, and I. M. Pop. Implementation of a transmon qubit using superconducting granular aluminum. Physical Review X 10, 031032 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevX.10.031032.
- L. Grünhaupt, M. Spiecker, D. Gusenkova, N. Maleeva, S. T. Skacel, I. Takmakov, F. Valenti, P. Winkel, H. Rotzinger, A. V. Ustinov, and I. M. Pop. Granular aluminium as a superconducting material for high-impedance quantum circuits. Nature Materials 18, 816 — 819 (2019). DOI: 10.1038/s41563-019-0350-3.
- K. V. Shulga, E. Ilichev, M. V. Fistul, I. S. Besedin, S. Butz, O. V. Astaev, U. Huebner, and A. V. Ustinov. Magnetically induced transparency of a quantum metamaterial composed of twin flux qubits. Nature Communications 9, 150 (2018). DOI: 10.1038/s41467-017-02608-8.
- S. E. de Graaf, S. T. Skacel, T. Hoenigl-Decrinis, R. Shaikhaidarov, H. Rotzinger, S. Linzen, M. Ziegler, U. Huebner, H.-G. Meyer, V. Antonov, E. Ilichev, A. V. Ustinov, A. Ya. Tzalenchuk, and O. V. Astafiev. Charge quantum interference device. Nature Physics 14, 590 — 594 (2018). DOI: 10.1038/s41567-018-0097-9.
- P. Jung, S. Butz, M. Marthaler, M.V. Fistul, J. Leppakangas, V.P. Koshelets and A.V. Ustinov. Multistability and switching in a superconducting metamaterial. Nature Communications 5, 3730 (2014). DOI: 10.1038/ncomms4730.
- P. Macha, G. Oelsner, J.-M. Reiner, M. Marthaler, S. Andre, G. Schoen, U. Huebner, H.-G. Meyer, E. Ilichev and A. V. Ustinov. Implementation of a quantum metamaterial using superconducting qubits. Nature Communications 5, 5146 (2014). DOI: 10.1038/ncomms6146.
- G. J. Grabovskij, T. Peichel, J. Lisenfeld, G. Weiss, and A. V. Ustinov. Strain tuning of individual atomic tunneling systems detected by a superconducting qubit. Science 338, 232 — 234 (2012). DOI: 10.1126/science.1226487.
- A. K. Feofanov, V. A. Oboznov, V. V. Bol’ginov, J. Lisenfeld, S. Poletto, V. V. Ryazanov, A. N. Rossolenko, M. Khabipov, D.Balashov, A. B. Zorin, P. N. Dmitriev, V. P. Koshelets, and A. V. Ustinov. Implementation of superconductor-ferromagnet-superconductor π-shifters in superconducting digital and quantum circuits. Nature Physics 6, 593 — 597 (2010). DOI: 10.1038/nphys1700.
- T. Hime, P. A. Reichardt, B. L. T. Plourde, T. L. Robertson, C.-E. Wu, A. V. Ustinov, and J. Clarke. Solid-state qubits with current-controlled coupling. Science 314, 1427 — 1429 (2006). DOI: 10.1126/science.1134388.
- A. Wallraff, A. Lukashenko, J. Lisenfeld, A. Kemp, M. V. Fistul, Y. Koval, and A. V. Ustinov. Quantum dynamics of a single vortex. Nature 425, 155 — 158 (2003). DOI: 10.1038/nature01826.
Значимые патенты
- Усиливающий сверхпроводящий метаматериал. Авторы: С.В. Шитов, С.В. Эйсмонт, А. В. Устинов. Патент № RU 2 579 813 C1, дата приоритета 30.12.2014, РФ.
- Shaped Josephson junction qubits. Авторы: Alexey V. Ustinov, Andreas Walraff, Yu Koval. Патент № US 6 627 915 B1, дата 30.09.2003, США.
- Fluxon injection into annular Josephson junctions. Авторы: Alexey V. Ustinov. Патент № US 2002/0177529 A1, дата 28.11.2002, США.
Научное руководство и преподавание
Руководитель 37 кандидатских диссертаций и более 40 дипломных работ в области физики низких температур, нелинейных волн, сверхпроводниковой электроники и физики наноструктур.
Преподавание
- Лекционные курсы «Superconductivity», «Solid State Physics» и «Solid State Quantum Information Processing» для студентов Karsruhe Institute of Technology (2008 г.-н.в.).
- Лекционный курс «Квантовая обработка информации с использованием сверхпроводящих цепей» для студентов МГУ и МФТИ (2012 г.).
- Лекционный курс «Введение в современные квантовые технологии» для студентов НИТУ «МИСиС» и МФТИ (2019 г.-н.в.).
- Со-редактор английского издания книги (учебного пособия) В.В. Шмидта «Введение в физику сверхпроводников».
Научная общественная деятельность
Работа в качестве эксперта по проектам и программам Немецкого научного общества, Европейских программ FP6 и FP7, национальных научных программ США, Финляндии, Израиля, Бельгии, Швеции.
Рецензент ведущих международных научных журналов по физике и электронике, в т.ч. Science, Nature, Nature Physics, Physical Review Letters, Physical Review, Europhysics Letters, Applied Physics Letters и других.
Публикации в СМИ
Как квант меняет современный мир к лучшему (Российская газета, 04.06.2021)
Физики обнаружили новый тип квазичастиц: основа для компьютеров будущего («PC News», 29.06.2021)
В РАН состоялся Научный совет «Квантовые технологии», (Scientificrussia, 16.03.2021)
Физики придумали, как повысить долговечность сверхпроводящих кубитов (ТАСС, 3.03.2021)
