Магистратура "Современные квантовые и нанофотонные системы / Advanced Quantum and Nanophotonic Systems" Университета ИТМО, Санкт-Петербург

В рамках обучения предлагается погружение в мир квантовых материалов, где изучаются уникальные явления, возникающие благодаря квантовым корреляциям. Особое внимание уделяется теоретическому и компьютерному моделированию таких систем, включая применение методов машинного обучения и освоение коммерческих пакетов для квантово-механических расчётов.

Другое ключевое направление — это нанофотоника и метаматериалы, где исследуется управление светом в наноструктурах. Здесь осваиваются как передовые экспериментальные методики, так и численное моделирование для создания оптических устройств нового поколения. Программа также включает междисциплинарный блок, посвящённый гибридным материалам. Это направление предназначено для исследований на стыке физики, химии и биологии, где решаются прикладные задачи в сотрудничестве с опытными наставниками.

Кроме того, значительная часть подготовки отводится компьютерному моделированию, где студенты учатся применять современные вычислительные методы, включая работу с большими данными, для решения сложных задач в нанофотонике и физике конденсированного состояния. 

 Программа включает в себя четыре специализации:

Специализация 1. Квантовые материалы.

Основной акцент специализации — теоретические методы моделирования материалов, в которых моночастичные квантовые корреляции качественным образом меняют свойства систем. Студентов ждёт углубленное изучение спинтроники, аналитических и численных методов первопринципного моделирования свойств материалов. Также студенты будут учиться работать с коммерческими пакетами квантово-механического моделирования свойств материалов, осваивать методы машинного обучения, которые используются в квантовой физике, и основы квантовых вычислений.

Основные дисциплины специализации:

• Квантовая механика
• Теория многих тел
• Физика двумерных систем
• Низкоразмерный магнетизм.

Специализация 2. Нанофотоника и метаматериалы.

Студенты специализации будут углубленно изучать аналитические, численные и экспериментальные методы нанооптики. Метаповерхности, топологические изоляторы, связанные состояния континуума, оптомеханика, первоскитные светодиоды, диэлектрическая нанофотоника, оптические сенсоры, спин-орбитальные взаимодействия — это только часть направлений фундаментальной и прикладной науки, где выпускники специализации применяют полученные знания.

Основные дисциплины специализации:

• Фотоника
• Экспериментальные методы нанофотоники
• Плазмоника
• Квантовая оптика.

Специализация 3. Гибридные материалы.

Главный акцент специализации — междисциплинарные исследования, поэтому данная специализация отлично подходит студентам с разным бэкграундом (физика, химия, материаловеды, биологи и др.), которые хотят заниматься исследованиями на стыке наук. В рамках этой специализации студенты познакомятся с основами численного моделирования, материаловедения, экспериментальной нанофотоники, а также со специальными разделами органической химии и клеточной биологии. Все студенты будут заниматься прикладными проектами с наставниками, которые имеют большой опыт работы в междисциплинарных командах.

Основные дисциплины специализации:

• Микрофлюидика
• Специальные разделы органической химии и клеточной биологии
• Прикладные гибридные материалы
• Материаловедение.

Специализация 4. Компьютерное моделирование квантовых и нанофотонных систем.

Основной акцент специализации — вычислительные методы в области нанофотоники и физики конденсированного состояния, где активно проводятся как фундаментальные исследования, так и прикладные разработки. Студенты обучаются не только классическим методам вычислительной математики, но и работают с большими данными и машинным обучением.

Основные дисциплины специализации:

• Численные методы в нанофотонике и оптике
• Машинное обучение в физических задачах
• Разработка прикладного программного обеспечения для решения физических задач.