Компьютерные науки

Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления

В программе рассматриваются перспективные технологии вычислительных систем будущего. Изучаются сверхпроводниковая электроника, молекулярная электроника, квантовые вычисления, углеродные нанотрубки и графен.
Студентов 394 Выпускников 18 Для специалистов
690 ₽ 1 200 ₽
или любая сумма на ваше усмотрение
Вы можете оплатить любую сумму, чтобы поддержать наш проект и авторов программы. Объем услуг не зависит от размера вашей оплаты.
Темы:
Аппаратное обеспечение
Объем
36 час.
Длительность
30 дней
Нагрузка в неделю
9 час.
Формат обучения
Дистанционно (самостоятельно)
Описание Эта учебная программа посвящена альтернативным путям развития ИТ-инфраструктуры за пределами классической кремниевой микроэлектроники. В учебной программе изучаются принципы одноквантовой логики, устройство фуллеренов, квантовые процессоры на сверхпроводящих кубитах и применение молекул в качестве элементов памяти. Проводится обзор революционных физических концепций, включая свойства графена, принципы спинового магнитного резонанса и реализацию квантовых вентилей. Учебная программа ориентирована на физиков и инженеров-исследователей.
Цели
  • Познакомить с качественно новыми направлениями в электронике и ИТ.
  • Раскрыть принципы функционирования квантовых вычислительных систем.
  • Сформировать понимание потенциала молекулярной и сверхпроводниковой логики.
Чему я научусь?
  • Ориентироваться в физических принципах работы квантовых процессоров.
  • Понимать возможности применения углеродных нанотрубок и графена в информатике.
  • Анализировать перспективы перехода к молекулярной элементной базе.

Авторы

Войтович Игорь Данилович
Войтович Игорь Данилович
Академик Национальной академии наук Украины, доктор технических наук, профессор
Корсунский Владимир Моисеевич
Корсунский Владимир Моисеевич
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник.
Чему я научусь?
  • Ориентироваться в физических принципах работы квантовых процессоров.
  • Понимать возможности применения углеродных нанотрубок и графена в информатике.
  • Анализировать перспективы перехода к молекулярной элементной базе.

Учебный план

№ Занятия
Экзамен экстерном Внимание! Экзамен экстерном не обязательный для сдачи. При желании вы можете его пройти, если хотите подтвердить свои знания по данному курсу без его изучения или поверить свои знания по нему. Экзамен экстерном можно сдать только один раз. 90 мин
1 Сверхпроводниковая электроника Цель лекции: Напомнить студентам важные сведения о явлении сверхпроводимости, о свойствах сквидов, о переходах Джозефсона и... Цель лекции: Напомнить студентам важные сведения о явлении сверхпроводимости, о свойствах сквидов, о переходах Джозефсона и их свойствах. Ознакомить с принципами работы логических схем на криотронах, магнитометров на переходах Джозефсона. Объяснить принципы работы таких многоканальных магнитометров на сквидах, как магнитокардиографы, магнитоэнцефалографы, сквид-микроскопы. Ознакомить с их возможностями и с другими применениями сквидов. ещё
Сверхпроводниковая электроника тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
2 Быстрая одноквантовая логика Цель лекции: Объяснить физику формирования на шунтированных переходах Джозефсона пикосекундных одноквантовых импульсов напряжения и принципы построения... Цель лекции: Объяснить физику формирования на шунтированных переходах Джозефсона пикосекундных одноквантовых импульсов напряжения и принципы построения основных схем быстрой одноквантовой логики. Показать преимущества схем на такой логике. Ознакомить с достигнутыми в этой области техники результатами. ещё
Быстрая одноквантовая логика тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
3 Свойства молекул, лежащие в основе молекулярной элементной базы информатики "Цель лекции: подготовить студентов к ""квантово-механическому стилю мышления"" в области молекулярной элементной базы информатики, поскольку молекулы... "Цель лекции: подготовить студентов к ""квантово-механическому стилю мышления"" в области молекулярной элементной базы информатики, поскольку молекулы – это уже целиком квантовые объекты. С этой целью напомнить понятие об атомных и молекулярных орбиталях, рассказать о возможности их гибридизации, об энергетических спектрах атомов и молекул, об их пространственных конфигурациях, способности к поляризации электронных оболочек, взаимодействии спинов электронов и ядер. Ознакомить с основными достижениями супрамолекулярной химии. Подчеркнуть, что любое из свойств молекул можно применить для кодирования, передачи, хранения и обработки информации. Более детально остановиться на способности многих молекул к селективному ""распознаванию"" и объяснить принципы построения молекулярных сенсоров с люминесцентным маркером и сенсоров на наночастицах металлов, привести примеры их применения." ещё
Свойства молекул, лежащие в основе молекулярной элементной базы информатики тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
4 Молекулы как элементы устройств памяти, логики и отображения информации "Цель лекции: показать возможности реализации разных вариантов памяти с использованием того или иного устойчивого свойства молекулы,... "Цель лекции: показать возможности реализации разных вариантов памяти с использованием того или иного устойчивого свойства молекулы, – переориентации дипольного момента, изменения пространственной конфигурации, с применением ротаксанов и т.п. Ознакомить с возможностями построения потенциальной логики на относительно простых молекулах. Объяснить электропроводность молекул со сквозными pi-связями, объяснить понятия молекулярных орбиталей HOMO и LUMO, ""донорных"" и ""акцепторных"" химических групп в таких молекулах. Привести пример реализации молекулярного транзистора и указать на возможность создания на таких транзисторах переключателей, сверхбыстрых логических схем, сенсорных элементов. Объяснить принципы построения с помощью молекул устройств визуального отображения информации. Обратить внимание на уже созданные предпосылки для становления новейшей ""молекулярной технологии"" формирования устройств молетроники." ещё
Молекулы как элементы устройств памяти, логики и отображения информации тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
5 Фуллерены, углеродные нанотрубки и прочие кластеры "Цель лекции: показать способность атомов углерода выступать во многих разных химических ""ипостасях"", указать на то, что... "Цель лекции: показать способность атомов углерода выступать во многих разных химических ""ипостасях"", указать на то, что по многообразию возможных химических связей им нет равных среди всех других элементов периодической системы. Ознакомить с такими новыми формами существования углерода, как углеродные нанотрубки (УНТ), фуллерены, ""луковицы"", с их уникальными свойствами, с возможностями капсулирования в них других атомов, ионов, малых молекул, с возможностями химической ""специализации"" УНТ и фуллеренов. Объяснить структуру УНТ и зависимость их электропроводности от особенностей структуры. Ознакомить с технологиями изготовления УНТ. Показать перспективы формирования на основе УНТ и фуллеренов наноразмерных межсоединений и резисторов интегральных схем." ещё
Фуллерены, углеродные нанотрубки и прочие кластеры тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
6 Применения УНТ и фуллеренов в информатике Цель лекции: ознакомить с основными вариантами реализации транзисторов и наноэлектромеханических реле на УНТ и логических схем... Цель лекции: ознакомить с основными вариантами реализации транзисторов и наноэлектромеханических реле на УНТ и логических схем на их основе. Объяснить, как работают построенные на УНТ варианты флеш-памяти с плавающим затвором, с зарядовыми ловушками, на элементах с изменением фазового состояния, а также 2 варианта электромеханической памяти. Показать перспективы применения УНТ для построения сенсоров и устройств визуального отображения информации. ещё
Применения УНТ и фуллеренов в информатике тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
7 Наноэлектронная элементная база информатики на основе графена Цель лекции: Ознакомить студентов со структурой и свойствами графена, с возможностями его химической модификации, с понятием... Цель лекции: Ознакомить студентов со структурой и свойствами графена, с возможностями его химической модификации, с понятием двумерного кристалла. Объяснить принципы построения полевых транзисторов на сплошных пленках и на узких полосках графена, построения химически чувствительных полевых транзисторов (ХЧПТ) и других сенсоров на основе графена. Дать краткий обзор методов изготовления графена и графеновых полосок. ещё
Наноэлектронная элементная база информатики на основе графена тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
8 Принципы квантовых вычислений Цель лекции: Напомнить важнейшие для данной темы положения квантовой механики. Ознакомить с понятиями и особенностями кубита,... Цель лекции: Напомнить важнейшие для данной темы положения квантовой механики. Ознакомить с понятиями и особенностями кубита, квантового регистра, однокубитных и многокубитных квантовых логических операций. Объяснить понятие квантовых алгоритмов, квантовых логических схем. Рассказать о наиболее успешных квантовых алгоритмах, об отличии классов сложности задач для классических и для квантовых вычислений. Ознакомить с явлением декогерентизации и с возможностями квантовой коррекции ошибок, с широким спектром предложенных физических реализаций кубитов и квантовых регистров. Описать общую структуру аппаратуры для квантовых вычислений и организацию ее работы. Сформулировать основные технические требования к элементной базе квантовых процессоров. ещё
Принципы квантовых вычислений тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
9 Квантовые процессоры на основе спинового магнитного резонанса Цель лекции: Объяснить принципы работы спиновых кубитов и возможности выполнения квантовых логических операций над ними с... Цель лекции: Объяснить принципы работы спиновых кубитов и возможности выполнения квантовых логических операций над ними с помощью импульсов резонансного поперечного магнитного поля. Ознакомить со структурой и принципами функционирования нескольких вариантов квантового процессора на спинах атомных ядер и одного из вариантов квантового процессора с использованием электронных спинов. ещё
Квантовые процессоры на основе спинового магнитного резонанса тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 35 мин
10 Квантовые процессоры на переходах Джозефсона Цель лекции: Ознакомить со структурой и принципами функционирования разных видов кубитов на переходах Джозефсона (ПД): зарядовых,... Цель лекции: Ознакомить со структурой и принципами функционирования разных видов кубитов на переходах Джозефсона (ПД): зарядовых, потоковых, фазовых, зарядово-фазовых. Объяснить возможные варианты выполнения квантовых логических операций над такими кубитами. Дать общее представление о сущности работ по оптимизации сверхпроводящих кубитов на ПД, рассмотреть вопросы их системной организации в функционально полный квантовый процессор. Ознакомить с действующими квантовыми процессорами на таких кубитах. ещё
Квантовые процессоры на переходах Джозефсона тест для курса Наноэлектронная элементная база информатики. Качественно новые направления 40 мин
Тренировочный экзамен Внимание! Тренировочный экзамен экстерном не обязательный для сдачи. При желании вы можете его пройти, если хотите проверить свои знания курса перед сдачей экзамена. Тренировочный экзамен можно сдавать сколько угодно один раз. 90 мин
Экзамен 60 мин

Какой документ я получу?

Сертификат

Выдаётся автоматически после успешного завершения программы.

Удостоверение о повышении квалификации

Выдается при наличии среднего специального или высшего образования (необходимые документы).

Стоимость программы

690 ₽ 1 200 ₽
или любая сумма на ваше усмотрение
Вы можете оплатить любую сумму, чтобы поддержать наш проект и авторов программы. Объем услуг не зависит от размера вашей оплаты.
^