Сверхпроводниковый счетчик ИК фотонов (МПГУ)
10 лет назад в Московском педагогическом государственном университете зародилось новое направление исследований в физике сверхпроводников – горячие электроны в ультратонких сверхпроводниковых пленках. Вскоре оно привело к созданию самых малошумящих смесителей терагерцового диапазона частот, а в недавнее время и к созданию чрезвычайно актуального нового устройства - однофотонного детектора (счетчика фотонов) в диапазоне от ультрафиолетовых до инфракрасных волн [1-3]. Новый детектор способен регистрировать световые потоки от приблизительно одного фотона в минуту на площадку детектора (собственный темновой счет может быть менее одного ложного срабатывания за 10 минут) до 10⁹-10¹⁰ фотонов в секунду. Собственная нестабильность (jitter) детектора не превышает 20пс. Квантовая эффективность, QE, детектора хотя и падает по мере увеличения длины волны, но все же остается достаточно высокой даже на ИК волнах и составляет 10%, например, в технически важном диапазоне 1.3 – 1.5мкм.

Сравнение сверхпроводникового однофотонного детектора (Superconducting Single-Photon Detector, SSPD) с другими существующими на рынке быстрыми счетчиками ИК-фотонов показывает, что даже в не оптимизированном виде он по совокупности технических характеристик существенно их опережает. Так, на длине волны 1.3мкм один из лучших электро-вакуумных фотоумножителей R5509-42 STOP PMT (ф. Hamamatsu) при максимальной скорости счета 9? 10⁶ (jitter ~150 пс) имеет квантовую эффективность до 0.1% и темновой счет порядка 2? 10⁴с^-1. Другой пример - полупроводниковые лавинные диоды из InGaAs (например, FPD5W1KS APD - ф.Fujitsu), хотя и демонстрируют большую квантовую эффективность QE=16%, но значительно уступают по скорости счета 5•10⁶ (jitter ~ 200 пс) и уровню ложных срабатываний (темновой счет) 500с^-1.

Основу SSPD детектора составляет ультратонкая NbN пленка (толщина - 3 - 3.5нм, т.е. 6 - 7 атомных слоев), критическая температура сверхпроводящего перехода которой (Т_с » 10К) незначительно ниже, чем у объемного материала. Из этой пленки формируют узкую ( ~100нм) и длинную (0.3 – 0.5мкм) полоску типа меандра, заполняющую приемную площадку (см. рис. 1). Приведенные выше характеристики детектора достигаются тогда, когда плотность критического тока при Т = 4.2К в любом сечении полоски близка к току распаривания Гинзбурга – Ландау, j_c » 10⁷А¤ см².

Рис. 1. Изображение однофотонного детектора, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа.

В рабочем состоянии (при температуре гораздо ниже Т_с) детектор смещается постоянным током, близким к критическому. При поглощении фотона (см. рис. 2) создается энергичный электрон, который в процессе энергетической релаксации за счет межэлектронных столкновений и сопровождающей их диффузии горячих электронов образует горячее пятно, содержащее несколько сотен носителей (квазичастиц). Сверхпроводимость в области пятна подавляется, и сверхток смещения выталкивается на периферию, где его плотность становится выше критической. Это приводит к образованию нормального состояния поперек полоски и падению напряжения на ней. Фронт нарастания напряжения (падения тока) составляет единицы пикосекунд, а на практике соответствует времени отклика цепи регистрации.

Продолжающаяся диффузия горячих квазичастиц приводит к быстрому остыванию горячего пятна и возврату в сверхпроводящее состояние. Импульс напряжения на детекторе по порядку величины составляет 1мВ. Длительность импульса напряжения определяется главным образом временем остывания горячего пятна и составляет ~100 пс.

Рис. 2. Динамика формирования горячего пятна ((lambda)_t -длина термализации, (xi) - длина когерентности, (lambda)_q- глубина проникновения электрического поля).

В настоящее время SSPD детекторы начали применяться в тестерах микросхем для контроля готовых схем и на различных критических этапах их изготовления. В основе работы тестера лежит неразрушающий бесконтактный метод оптического анализа микросхем с пикосекундным разрешением (Picosecond Imaging Circuit Anabysis, PICA). Этот метод запатентован несколько лет назад компанией IBM [4]. Применение в нем SSPD делает методику существенно более эффективной. Ранее для обнаружения дефектов микросхем (ошибок дизайнера, погрешностей работы отдельных транзисторов, сбоев в работе при увеличении тактовой частоты) использовали разновидности зондовых методов: механические микропробники, электронные или ионные лучи, кантелеверы микроскопа атомных сил. Однако ограниченные возможности зондов существенно препятствуют прогрессу микросхемотехники. Метод PICA, имеющий высокое временное разрешение, позволяет собирать данные параллельно с многих индивидуальных транзисторов с достаточно большой площади, разделяя их по времени.

Принцип работы SSPD детектора - регистрация свечения канала транзистора, возникающего в момент переключения комплиментарной пары из одного логического состояния в другое, когда по каналу протекает ток. Разогрев электронов в канале велик (T_е достигает 1000 К и более), но из-за малого излучающего объема и пикосекундного времени свечения за один такт излучается лишь несколько фотонов. Металлические слои, включая контактные площадки, препятствуют выходу света, поэтому световые сигналы регистрируют сквозь кремниевую подложку, имеющую область прозрачности в ИК диапазоне.

Рис. 3. Гистограмма излучения одиночных фотонов КМОП-микросхемой, полученная с помощью SSPD. Хорошо видны сигналы, как от n-каналов (n-MOS), так и от p-каналов (p-MOS) КМОП схемы .

Применение сверхпроводящего детектора SSPD в PICA-методе позволяет диагностировать КМОП СБИС с размером канала 0.13 мкм и менее с тактовыми частотами в гигагерцовом диапазоне.

На рис.3 приведен пример гистограммы отклика SSPD в PICA, где впервые видны импульсы излучения p-каналов КМОП транзисторов (максимумы меньшей амплитуды, т.к. из-за более низкой подвижности дырки разогреваются до меньших температур, чем электроны в n-каналах).

Контакт:

Григорий Наумович Гольцман,

e-mail: goltsman00@mail.ru

1. Appl. Phys. Lett., 2001,79, pp.705-707
2. IEEE Trans. Appl. Supercond. 2001,11, p.574-577
3. IEICE Trans.Electronics, 2002, E85, pp. 797
4. Kash, J. A. and J. C.-H. Tsang. Noninvasive optical method for measuring internal switching and other dynamic parameters of CMOS circuits.- US Patent No 5,940,545 (1999)

ФУЛЛЕРЕНЫ И НАНОТРУБКИ

Фуллерен поддался умелому давлению
Совсем недавно фуллерен С₆₀ был, наверное, самой популярной молекулой в неорганическом мире. Правда, в последнее время это престижное место заняла углеродная нанотрубка - кластер, открытый именно в связи с фуллеренами и обладающий совершенно неисчерпаемым спектром свойств. Однако и молекула С₆₀ не до конца исчерпана и потому не забыта исследователями.

В летнем выпуске “Писем в ЖЭТФ” (т.75, в.11, с.680) опубликованы результаты исследований проводимости кристаллов фуллеренов при высоких давлениях, проведенных совместно учеными ИПХФ РАН (В.Е.Фортов, К.Л.Каган, А.Н.Курьянчик, В,И.Постнов) и ИФТТ РАН (Ю.А.Осипьян, В.В.Кведер, В.И.Кулаков, Р.К.Николаев, Н.С.Сидоров). Казалось бы, на этом пути проблемы возникать не должны. В период активного наступления на водород, в аккурат перед открытием ВТСП, задача получения метастабильного металлического (а вдруг еще и сверхпроводящего?) водорода приняла масштабы почти национальной программы. Памятник этой программе – гигантский пресс - до сих пор виден из-за забора НИИ в недалеком Подмосковье. Казалось бы, – надавить – и дело с концом.

Тем более, что и сам кристаллический фуллерен сжимается с полной готовностью. Связи между отдельными молекулами в таком кристалле - ван-дер-ваальсовые, т.е. относительно слабые, и сжимаемость очень велика. Например, при давлениях порядка 200 кбар относительное изменение объема составляет порядка трети. Именно это и ценно. Ведь связи между молекулами экспоненциально зависят от расстояния между ними, а вместе с энергией связи зависят и ширины зон; следовательно, возможно их перекрытие и возникновение металлического состояния. В свою очередь, высокопроводящее состояние также ценно не само по себе - технике нужны материалы с изменяемыми свойствами. Вспомним хотя бы о полупроводниковых материалах – их глобальное засилие обусловлено, всего-навсего, способностью изменять проводимость под действием электрического управления. Обнаружение эффективной связи между проводимостью и деформацией кристаллов фуллеренов открыло бы целые направления новых применений этих и без того популярных молекул.

Однако все оказывается непросто. Во-первых, фуллерен при высоких давлениях полимеризуется, а скорость этого процесса и степень поляризации зависят от многих факторов, что способно существенно запутать полученные данные. Во-вторых, при приложении гидростатического давления в довольно большие пустоты между сферами С₆₀ начинают проникать молекулы компонентов среды, передающей давление, что также влияет на зонную структуру материала.

Тем не менее, выход был найден. Фуллерен подвергли очень изысканному сдавливанию – его сдавили настолько быстро, что относительно медленные процессы диффузии и полимеризации оказались малосущественными, но в то же время достаточно медленно, чтобы в образце не возникала ударная волна и неизбежно связанные с ней неоднородная деформация и разогрев. Авторы называют свою методику “размытой ударной волной”; о подробностях можно прочитать в приведенной выше статье и в литературе, цитированной в ней.

А фуллерен, по приведенным в статье данным, так и не стал металлом. В области давлений до 200кбар зафиксировано увеличение его проводимости на 6-7 порядков. Тем не менее, оценка показывает, что ширина запрещенной зоны такого материала уменьшается не до нуля. Кроме того, имеются некоторые расхождения с данными, полученными в экспериментах с приложением статического давления. Так что и этот шаг вперед раскрыл не все тайны замечательной молекулы, но иначе и быть не могло.

Для эффективной эмиссии предпочтительней открытые нанотрубки
Перспективы электронных нанотрубных эмиттеров в холодных катодах связаны с высокими эмиссионными характеристиками нанотрубок, которые, в свою очередь, обусловлены большой величиной аспектного отношения нанотрубок (отношение длины нанотрубки h к ее радиусу R). Именно этот параметр определяет значительное усиление электрического поля вблизи головки нанотрубки по сравнению с соответствующим средним значением в межэлектродном промежутке. Несмотря на важность эффекта усиления электрического поля, до сих пор в литературе отсутствуют надежные количественные данные по этому вопросу. Так, пока не получен ответ на вопрос, какая нанотрубка (замкнутая или открытая) обеспечивает максимально выгодные условия для эмиссии. Ответить на вопрос мешает сложность геометрии нанотрубок и их неоднозначная электронная структура.

Детальные теоретические исследования характера усиления электрического поля вблизи поверхности нанотрубки выполнены в недавней работе группы специалистов Университета Афин (Греция) [1]. Авторы моделировали нанотрубку структурой, составленной из касающихся друг друга цилиндров, каждый из которых, в свою очередь, состоит из касающихся друг друга проводящих сфер. Электростатический потенциал, создаваемый нанотрубкой, представляет собой линейную комбинацию потенциалов, создаваемых каждой из сфер. Результаты расчетов представлены в виде зависимости фактора усиления электрического поля ? от аспектного отношения нанотрубки h/R. В случае замкнутой нанотрубки указанная зависимость в широком диапазоне значений аспектного отношения хорошо аппроксимируется выражением ? = 5.93 + 0.73(h/R) – 0.0001(h/R)², в котором последнее слагаемое существенно только при h/R > 500.

Оказалось, что для нанотрубки с открытым концом значение коэффициента усиления определяется не столько радиусом нанотрубки, сколько толщиной ее стенки и, как правило, существенно выше у замкнутой нанотрубки той же длины.

1. J.Appl. Phys. 2002, 91, 4580

А.В.Елецкий

Времена жизни возбужденных электронных состояний в искусственных атомах водорода и гелия
В атомах электроны локализованы около ядра, занимая дискретные уровни энергии в соответствии с принципом Паули и требованием минимальности полной энергии атома. Если один из электронов перевести на свободный уровень с более высокой энергией, то продержится он там недолго: “свалится” обратно, испустив при этом фотон. Времена жизни таких неустойчивых состояний являются важной характеристикой атомов, позволяя судить, например, о том, на какой именно возбужденный уровень был переведен электрон. При этом большую роль играют так называемые правила отбора: в зависимости от симметрии начальной и конечной координатной волновой функции электрона, а также от его начального и конечного спинового состояния время жизни может различаться на много порядков. Соответственно, говорят о “разрешенных” и “запрещенных” переходах электронов в атомах.

Аналогичная ситуация имеет место и в “искусственных атомах” – полупроводниковых квантовых точках. В них электроны также занимают дискретные (размерно-квантованные) уровни энергии. Но, в отличие от атома, потенциал, удерживающий электрон в квантовой точке, является анизотропным, а не сферически симметричным. Кроме того, основным фактором, определяющим время жизни электрона на возбужденном уровне квантовой точки является не электрон-фотонное, как в атомах, а электрон-фононное взаимодействие: электрон переходит на нижний энергетический уровень, испуская фонон. При этом также имеются “разрешенные” и “запрещенные” переходы, причем в отсутствие симметрии основную роль здесь играет “запрет по спину”: электрон с определенной проекцией спина не может перейти на энергетический уровень, если тот уже занят электроном с такой же проекцией спина (принцип Паули).

В работе [1] японских (NTT Corporation, CREST Interacting Carrier Electron Project, University of Tokyo, ERATO Mesoscopic Correlation Project) и канадских (National Research Council of Canada) физиков представлены результаты экспериментальных исследований разрешенных и запрещенных электронных переходов в вертикальных квантовых точках AlGaAs/InGaAs с одним или двумя электронами (то есть фактически в искусственных атомах водорода и гелия). К квантовым точкам были подведены контакты, которые позволяли регулировать число электронов в квантовых точках, а также инжектировать в них новые электроны путем туннелирования через барьеры. Толщина слоя In_0.05Ga_0.95As в направлении оси z составила 12нм, энергии конфайнмента двумерного гармонического потенциала равнялись 2.5мэВ и 5.5мэВ в латеральных направлениях x и y соответственно. Так как квантовые точки не имели радиальной симметрии, то вырождение по угловому моменту оказывалось снятым даже в отсутствие магнитного поля, и оставалось только двукратное вырождение по проекции спина электрона (“вверх” или “вниз”). Для обозначения атомных орбиталей, соответствующих нижнему и первому возбужденному уровню, авторы [1], тем не менее, используют символы 1s и 2p, что хотя и не совсем корректно с математической точки зрения, делает изложение более понятным физически. Измерения проводились при очень низких температурах ~ 0.1 К.

Было установлено, что в квантовой точке с одним электроном (“искусственный водород”) время жизни электрона на возбужденном 2p-уровне составляет t » 10нс. Переход 2p® 1s разрешен по спину, так как 1s уровень не занят другим электроном. Совершенно другая картина наблюдается в квантовых точках с двумя электронами (“искусственный гелий”), где основное состояние является синглетом (два электрона с антипараллельными спинами занимают нижний 1s уровень), а первое возбужденное состояние – триплетом (один электрон занимает 1s уровень, другой – 2p уровень, причем спины электронов параллельны, поскольку это энергетически выгодно из-за обменного взаимодействия между электронами). Для перехода из возбужденного в основное состояние требуется не только изменение орбитального момента одного из электронов, но еще и переворот его спина. Этот переход является запрещенным (в том смысле, что он обусловлен взаимодействиями следующего порядка малости по сравнению с переходом 2p® 1s в квантовой точке с одним электроном). Экспериментально определенное в [1] время жизни t » 200мкс значительно превышает время разрешенного по спину перехода 2p® 1s. Величина t остается практически неизменной при повышении температуры до 0.5К. Дальнейшее увеличение температуры до 1К ведет к уменьшению t в несколько раз из-за тепловых возбуждений, которые переводят электрон из квантовой точки непосредственно в электроды. Магнитное поле практически не влияет на величину t , по крайней мере, в интервале H = (0 ? 2) Тл.

Интересно сравнить эти результаты с временами жизни возбужденных состояний в “настоящих” атомах. Для запрещенных по спину переходов триплет-синглет в атоме гелия величина t на » 11 порядков больше, чем для разрешенных переходов 2p® 1s в атоме водорода. В квантовых точках соответствующие времена жизни различаются не столь сильно, но все же весьма существенно (на 4 ? 5 порядков).

Полученные в [1] экспериментальные данные свидетельствуют о разделении орбитальных (пространственных) и спиновых степеней свободы электронов в полупроводниковых квантовых точках. Как следствие, спин квантовой точки является “хорошим” квантовым числом. По сравнению с орбитальными состояниями, спиновые состояния “живут” гораздо дольше, t » 200мкс. Этот результат является очень обнадеживающим с точки зрения перспективы использования квантовых точек в квантовых информационных устройствах.

1. Nature 2002, 419, р. 278

Спины причастны к электропластичности металлов?
Электропластичность металлов (влияние электрического тока на пластичность) привлекает внимание физиков в течение нескольких последних десятилетий. Этот эффект интересен и прикладникам (проще ковать железо, когда по нему протекает электрический ток). Начало исследованиям электропластичности положили теоретические работы проф. В.Я.Кравченко [1], который сделал первые оценки силы, действующей на дислокацию со стороны движущихся электронов проводимости. В дальнейшем теория взаимодействия электронов проводимости с дислокациями была развита для различных ситуаций и в ряде случаев дала превосходное согласие с опытом (см., например, обзор [2]). В частности, роль вязкости электронного газа в движении дислокаций экспериментально подтверждена в работах [3-5], в которых исследовали влияние магнитного поля на пластичность металлов при низких температурах, а также в [6,7], в которых обнаружен эффект увлечения электронного газа дислокациями.

Существует также много экспериментов по влиянию электрического тока на пластичность, результаты которых не укладываются ни в одну из существующих теорий. Значительный вклад в электропластичность может давать тепловой импульс, локально повышающий температуру и приводящий к увеличению подвижности дислокаций. Однако на сегодня твердо установлено, что действие тока не сводится к одному лишь нагреву [8]. Установлены вклады в величину эффекта таких факторов как сила Кравченко, пинч-эффект, взаимодействие тока с границами проводника, динамическое температурное поле. Возможно также инициирование электрическим током срыва головных дислокаций в их скоплениях [9]. Все эти факторы не объясняют величины электропластического эффекта, наблюдаемой в опытах вплоть до плотностей тока на уровне 1000А/мм², и исследования интенсивно продолжаются [10,11].

В недавно появившейся работе [12] обнаружено совместное влияние электрического тока 40А/мм² и постоянного магнитного поля 0.2 Тл на двойникование кристаллов висмута. Результатом совместного действия тока и магнитного поля является уменьшение линейной плотности дислокаций и удлинение микродвойников в окрестности отпечатка индентирования. При используемой в эксперименте невысокой плотности тока перечисленные выше факторы могут дать лишь ничтожный вклад в процессы размножения и движения микродвойников. По-видимому, в [12] обнаружен новый, на первый взгляд, парадоксальный, магнитоэлектропластический эффект, который затруднительно объяснить на основе имеющихся представлений.

Для объяснения можно попытаться учесть следующее. В свое время проф. М.И.Молоцкий указал на возможное влияние на пластичность металлов магнитного поля, индуцируемого протекающим током. Это влияние связано со спин-зависимым процессом взаимодействия дислокаций и парамагнитных точечных дефектов, которые служат стопорами для дислокаций [13]. Из теоретических оценок [14] следует, что для запуска этого процесса вполне достаточно токов, традиционно используемых в соответствующих экспериментах. Косвенное подтверждение этой гипотезы получено в [15, 16], где было обнаружено влияние магнитного поля на подвижность дислокаций в Al и Zn в отсутствие электрического тока. Возможно, спин-зависимые реакции между дефектами в магнитном поле вносят свой вклад в величину магнитоэлектропластического эффекта и в висмуте. Аналогичные заключения удалось сделать ранее для диэлектрических кристаллов [17]. Представляется важным, что эффекты, аналогичные найденному в [12], были обнаружены не только в металлах, но и в полупроводниках с дефектами [18].

Технологический прогресс опережает прогноз
Международная технологическая маршрутная карта для полупроводников (ITRS) издания 2001 года прогнозирует более наступательное масштабирование критических размеров полупроводниковых кристаллов, чем ранее планировалось (см. таблицу).

“Ускоряется и масштабирование длины затвора транзистора и полупериод (полушаг) литографии. Это означает, что полупроводниковые кристаллы станут еще меньше, еще более быстродействующими и, в конечном счете, еще дешевле. В будущем эти процессы станут протекать с еще большей скоростью”, - отмечает P. Gargini, председатель International Roadmap Committee. В ITRS 2001 года происходит разделение длины затвора на “физическую” длину и длину, полученную в фоторезисте. Прогнозируется, что физическая длина затвора в МОП транзисторе составит 25 нм в 2007 г. (в 1999 г. это событие ожидалось в 2013г.) и 9 нм в 2016 г. Отчасти это результат использования постлитографических процессов. Отмечается также, что планарная технология потеснится в пользу непланарной и пост-КМОП приборов.

ITRS 2001, плод совместного труда 800 экспертов из США, Европы, Японии, Кореи и Тайваня, – действующее руководство для полупроводниковой промышленности. История развития международной маршрутной карты ITRS ведет свое начало с 1992 г., когда SIA (Semiconductor Industry Association) разработала руководство для полупроводниковой индустрии США под названием National Technology Roadmap (NTR). Этот документ, содержащий требования, проблемы и возможные решения, связанные с развитием полупроводниковой промышленности, составлялся три раза - в 1992, 1994 и 1997 гг., обеспечивая 15-летний прогноз по основным направлениям полупроводниковой промышленности. Это был хороший рекомендательный документ для американских изготовителей полупроводниковых кристаллов, поставщиков оборудования, материалов и программных продуктов, который намечал четкие цели для исследователей. Международная маршрутная карта может стать руководством для всей мировой полупроводниковой промышленности. Приглашение участвовать в составлении ITRS на Всемирном полупроводниковом совете (апрель 1998 г.) получили Европа, Корея, Япония и Тайвань. Продуктом совместной работы пяти регионов стали ITRS 1998 Update, ITRS 1999 Edition, ITRS 2000 Update и ITRS 2001.

http//www.einsite.net/index.asp?layout=articlePrint&articleD=Neb112865.400

Нанотрубки в квантовой коммуникации
Для квантовой коммуникации используются пары фотонов, запутанные квантовым образом, т.н. ЭПР-пары. Можно ли для этих целей использовать электроны? Оказывается, можно, правда, пока на небольших расстояниях – несколько микрон. ЭПР-пары фотонов берутся из нелинейных кристаллов, а где взять пары электронов? Ответ напрашивается сам собой. Конечно же, из сверхпроводника, в котором куперовские пары являются состояниями с полным спином s=0 (синглет), а это как раз и есть готовая ЭПР-пара по спину. Вопрос в том, как их оттуда извлечь и использовать.

Рис. 1. Две нанотрубки, присоединенные к сверхпроводнику (CS)

Ученые из Univ. California (C.Bena, S.Vishveshwara, L.Balents, M.P.A. Fisher) предлагают присоединить к сверхпроводнику две нанотрубки [1], как показано на рис. 1. Расстояние между контактами надо выбрать таким образом, чтобы электронам было удобнее пройти в нанотрубки порознь из-за кулоновского отталкивания, нежели обоим в одну трубку. Концы нанотрубок присоединены к электродам, на которые подается напряжение. Расчет, выполненный в модели латтинжеровой жидкости, позволяет выбрать оптимальные условия для “закачивания” куперовских пар. Нанотрубки выбраны не случайно. Предполагается, что они могут быть прекрасными проводниками спина. Экспериментально измеренная длина рассеяния электрона с переворотом спина (spin-flip) в многостенной углеродной нанотрубке составляет 130нм. В одностенной нанотрубке она, по-видимому, не меньше длины упругого рассеяния, следовательно, больше 1мкм.

Когда эта работа уже готовилась к публикации, авторы обнаружили прошлогоднюю статью, в которой P.Recher и D.Loss (Univ. Basel) предложили почти то же самое [2].

Рис. 2. Нанотрубка в контакте со сверхпроводником (S).

Коллектив ученых из Франции, Канады и России (из России - Н.Щелкачев и Г.Лесовик, ИТФ им. Л.Д.Ландау РАН), предлагают немного другую, но все же очень похожую, конструкцию [3], представленную на рис. 2. Устройство состоит из нанотрубки, концы которой присоединены к электродам из нормального металла. Средняя часть нанотрубки находится в контакте с нормальным сверхпроводником, из которого в нее поступают куперовские пары. В нанотрубке пары распадаются: один электрон движется направо (к Алисе), а второй – налево (к Бобу). Измеряя взаимную корреляцию шума на правом и левом электроде, можно подтвердить поступление именно пар электронов из сверхпроводника в нанотрубку. Если на пути электронов вблизи контактов поставить спиновый фильтр из ферромагнетика, который служит измерителем направления спина электрона, то тогда по корреляции шума можно доказать наличие запутанного состояния у электронных пар.

Предложенные конструкции фактически повторяют эксперименты по квантовой коммуникации между Алисой и Бобом с участием ЭПР-пар фотонов. В качестве источника ЭПР-пар электронов служит нормальный сверхпроводник, а в качестве делительной пластины – контакт нанотрубки и сверхпроводника.

Современная технология позволяет изготовить подобные устройства. Будем ожидать результаты экспериментов. Несмотря на идейное сходство всех предложенных устройств, последняя конструкция (рис. 2) выглядит более технологичной.

1. Phys.Rev.Lett. 2002 89 037901
2. Cond-matt/0112298.
3. Cond-matt/0206005.

Китай намерен присоединиться к ITER
Официальные представители Китая выразили желание встретиться в Токио с представителями от ЕС, Японии, России и Канады, чтобы обсудить свое возможное включение в работы по проекту ITER. Разработчики термоядерного реактора ITER не без основания полагают, что этот реактор может стать очередным шагом к промышленным электростанциям на основе термоядерного синтеза. Общая оценочная стоимость проекта 4 млрд долл. Полное членство Китая в коллаборации ITER обойдется ему в 100млн долл. в год. Встреча может состояться в конце октября.

Китай уже имеет свою национальную программу по термоядерному синтезу, растущую с каждым годом. К слову, в Хэфее действует токамак HТ-7, в свое время проданный Россией и значительно модернизированный. По заявлению D.Baldwin’a, главы термоядерных исследований в General Atomic (San Diego, США), американские ученые, посещающие китайские лаборатории поражены глубиной знаний китайских ученых в этой области исследований.

О желании снова присоединится к ITER’у также неоднократно заявляли представители правительства США, пока - неофициально (США прекратили участие в проекте в 1999 году).

Перечень критических технологий РФ
По просьбе читателей помещаем ниже полный перечень критических технологий РФ.

1. Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений.
2. Безопасность атомной энергии.
3. Безопасность движения, управления транспортом, интермодальные перевозки и логистические системы.
4. Безопасность и контроль качества сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов.
5. Биологические средства защиты растений и животных.
6. Быстрое возведение и трансформация жилья.
7. Высокопроизводительные вычислительные системы.
8. Генодиагностика и генотерапия.
9. Добыча и переработка угля.
10. Информационная интеграция и системная поддержка жизненного цикла продукции (CALS-, CAD-, CAM-, CAE-ТЕХНОЛОГИИ).
11. Информационно-телекоммуникационные системы.
12. Искусственный интеллект.
13. Каталитическме системы и технологии.
14. Керамические и стекломатериалы.
15. Компьютерное моделирование.
16. Лазерные и электронно-ионно-плазменные технологии.
17. Материалы для микро- и наноэлектроники.
18. Мембранные технологии.
19. Металлы и сплавы со специальными свойствами.
20. Мехатронные технологии.
21. Микросистемная техника.
22. Мониторинг окружающей среды.
23. Нетрадиционные возобновляемые экологически чистые источники энергии и новые методы ее преобразования и аккумулирования.
24. Обезвреживание техногенных сред.
25. Обращение с радиоактивными отходами и облученным ядерным топливом.
26. Опто-, радио- и акустоэлектроника, оптическая и сверхвысокочастотная связь.
27. Оценка, комплексное освоение месторождений и глубокая переработка стратегически важного сырья.
28. Переработка и воспроизводство лесных ресурсов.
29. Поиск, добыча, переработка и трубопроводный транспорт нефти и газа.
30. Полимеры и композиты.
31. Прецизионные и нанометрические технологии обработки, сборки, контроля.
32. Природоохранные технологии, переработка и утилизация техногенных образований и отходов.
33. Прогнозирование биологических и минеральных ресурсов.
34. Производство и переработка сельскохозяйственного сырья.
35. Производство электроэнергии и тепла на органическом топливе.
36. Распознавание образов и анализ изображений.
37. Синтез лекарственных средств и пищевых добавок.
38. Синтетические сверхтвердые материалы.
39. Системы жизнеобеспечения и защиты человека.
40. Снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.
41. Сохранение и восстановление нарушенных земель, ландшафтов и биоразнообразия.
42. Технология биоинженерии.
43. Технология высокоточной навигации и управления движением.
44. Технология глубокой переработки отечественного сырья и материалов в легкой промышленности.
45. Технологии иммунокоррекции.
46. Технологии на основе сверхпроводимости.
47. Технологические совмещаемые модули для металлургических минипроизводств.
48. Транспортные и судостроительные технологии освоения пространств и ресурсов Мирового океана.
49. Экологически чистый и высокоскоростной наземный транспорт.
50. Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых компьютеров.
51. Энергосбережение.
52. Базовые и критические военные и специальные технологии.

Редактор С.Т.Корецкая,
тел: (095) 930 33 89
perst@isssph.kiae.ru

В подготовке выпуска принимали участие:
В.Вьюрков, Л.Журавлева, А.Елецкий, М.Компан, Ю.Метлин, Р.Моргунов, Л.Опенов.