Объявлены победители конкурса на премии Ученого совета физического факультета за научные труды для молодых ученых. По результатам голосования:
I премия присуждена Андрею Андреевичу Буглаку и Томашу Сергеевичу Сычу за цикл работ «Экспериментально-теоретическое исследование люминесцентных кластеров серебра как наносенсоров для детекции биомолекул».
II премия присуждена Евгению Александровичу Вашукевичу за цикл работ «Квантовые вычисления в дискретных и непрерывных переменных но основе света с орбитальным угловым моментом».
Цикл работ Андрея Андреевича Буглака и Томаша Сергеевича Сыча «Экспериментально-теоретическое исследование люминесцентных кластеров серебра как наносенсоров для детекции биомолекул» посвящен изучению физической химии и фотоники металлических нанокластеров — субнанометровых (до 2 нм) соединений, многие из которых обладают интенсивной люминесценцией и способны менять свои оптические свойства вместе с изменением молекулярного окружения, что позволяет их использовать для детекции различных биомаркеров.
В последние годы нуклеиновые кислоты (в первую очередь, ДНК) и белки используются в качестве биополимерных матриц для синтеза люминесцентных кластеров серебра и золота. Чувствительность люминесценции кластеров к взаимодействиям с ДНК и РНК открывают возможности их применения для детекции нуклеиновых кислот. Учеными был установлен механизм сенсорной активности кластеров серебра на ДНК, а также структуры комплексов кластеров с матрицами различных нуклеиновых кислот. Таким образом, возможно применение люминесцентных кластеров для детекции данных нуклеиновых кислот. Кроме того, продемонстрирована возможность использования и белковых матриц для синтеза кластеров. Результаты работы авторов имеют существенное значение для биомедицины. В частности, они открывают новые перспективы для диагностики фенилкетонурии и онкозаболеваний, для исследования этиологии и разработки новых подходов к фототерапии витилиго.
С научными результатами можно познакомиться в публикациях:
- Reveguk Z. V., Pomogaev V. A., Kapitonova M. A., Buglak A. A., Kononov A. I. Structure and Formation of Luminescent Centers in Light-Up Ag Cluster-Based DNA Probes. J Phys Chem C 2021;125:3542—52. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c09973
- Sych T. S., Polyanichko A. M., Ramazanov R. R., Kononov A. I. TRNA as a stabilizing matrix for fluorescent silver clusters: Photophysical properties and IR study. Nanoscale Adv 2019;1:3579—83. https://doi.org/10.1039/c9na00112c.
- Sych T, Polyanichko A, Kononov A. Albumin-stabilized fluorescent silver nanodots. J Mol Struct 2017;1140:19—21. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2016.09.088.
- Sych T. S., Polyanichko A. M., Plotnikova L V., Kononov A. I. Luminescent silver nanoclusters for probing immunoglobulins and serum albumins in protein mixtures. Anal Methods 2019;11:6153—8. https://doi.org/10.1039/C9AY02054C.
- Sych T. S., Reveguk Z. V., Pomogaev V. A., Buglak A. A., Reveguk A. A., Ramazanov R. R., et al. Fluorescent Silver Clusters on Protein Templates: Understanding Their Structure. J hys Chem C 2018;122:29549—58. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b08306.
- Amino Acids are Capable of Nucleating Fluorescent Silver Clusters in Proteins? J Phys Chem C 2018;122:26275—80. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b08979.
- Buglak A. A., Ramazanov R. R., Kononov A. I. Silver cluster—amino acid interactions: a quantum-chemical study. Amino Acids 2019;51:855—64. https://doi.org/10.1007/s00726-019-02728-z.
- Buglak A. A., Pomogaev V. A., Kononov A. I. Calculation of absorption spectra of silver-thiolate complexes. Comput Res Model 2019;11:275—86. https://doi.org/10.20537/2076-7633-2019-11-2-275-286.
- Buglak A. A., Pomogaev V. A., Kononov A. I. Predicting absorption spectra of silver-ligand complexes. Int J Quantum Chem 2019;119:e25995. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/qua.25995.
- Buglak A. A., Kononov A.I. Comparative study of gold and silver interactions with amino acids and nucleobases. RSC Adv 2020;10:34149—60. https://doi.org/10.1039/d0ra06486f.
- Buglak A. A., Kononov A. I. Silver Cluster Interactions with Tyrosine: Towards Amino Acid Detection. Int J Mol Sci 2022;23:634. https://doi.org/10.3390/ijms23020634.
- Buglak A. A., Kononov A. I. Silver cluster interactions with Pterin: Complex structure, binding energies and spectroscopy. Spectrochim Acta Part A Mol Biomol Spectrosc 2022;279:121467. https://doi.org/10.1016/j.saa.2022.121467
Работы Евгения Александровича Вашукевича «Квантовые вычисления в дискретных и непрерывных переменных на основе света с орбитальным угловым моментом» объединены общей тематикой построения схем квантовых вычислений с использованием в качестве ресурса состояния света с определённым орбитальным угловым моментом. Разработка теоретической и экспериментальной базы для осуществления квантовых вычислений, разработка протоколов хранения и обработки информации, и, в конечном итоге, решение проблемы масштабируемости для достижения уверенного квантового превосходства являются на сегодняшний день одними из важнейших задач квантовой оптики и информатики. Орбитальный угловой момент света был выбран исследователями в качестве ресурса в силу того, что он может принимать любые целочисленные значения и даёт возможность строить как многомодовые системы в непрерывных переменных, так и кудиты в дискретных переменных.
Среди результатов, представленных на конкурс, например: модель генерации сжатых квантовых состояний света с орбитальным угловым моментом на основе оптического параметрического генератора (ОПГ), в околопороговой области при сложной двухкомпонентной накачке и варьировании геометрии полей. Проведенное построение допускает обобщение на любое заданное количество мод в многомодовом состоянии. Исследователь продемонстрировал возможность построения квантовых логических гейтов для кудитов на базе разработанного ранее преобразования света с орбитальным угловым моментов в схеме квантовой памяти, разработали протокол выполнения логического X-гейта на многомерных квантовых состояниях с высокой верностью.
Таким образом, были получены важные результаты сразу в двух многообещающих направлениях квантовых вычислений — в протоколах вычислений в непрерывных переменных и в схеме вычислений в дискретных переменных на свете с орбитальным угловым моментом.
С научными результатами исследований, касающихся квантовых вычислений и экспериментальной квантовой оптике, можно познакомиться в научных публикациях:
- Vashukevich E. A., Golubeva T. Yu., Golubev Yu. M. High-fidelity quantum gates for OAM single qudits on quantum memory. Laser Physics Letters 19, 025202 (2022). https://doi.org/10.1088/1612-202X/ac45b2 IPF 2.016, Q2
- Vashukevich E. A., Golubeva, T. Y., Golubev, Y. M. Conversion and storage of modes with orbital angular momentum in a quantum memory scheme. Physical Review A, 101(3), 033830 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.101.033830 IPF 3.140, Q1
- Vashukevich E. A., Losev A. S., Golubeva T. Y., Golubev, Y. M. Squeezed supermodes and cluster states based on modes with orbital angular momentum. Physical Review A, 99(2), 023805. (2019) https://doi.org/10.1103/PhysRevA.99.023805 IPF 3.140, Q1
- Vashukevich E. A., Lebedev V. V., Ilichev I. V., Agruzov P. M., Shamrai A. V., Petrov V. M., Golubeva T. Y. Broadband Chip-Based Source of Quantum Noise with Electrically Controllable Beam Splitter. Physical Review Applied, 17(6), 064039. (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.17.064039 IPF 4.931, Q1