Исследование новых методов формирования и оптимизации последовательностей радиоимпульсов для управления спиновыми ансамблями в магнитно-резонансной спектроскопии
| Название НИОКТР | Исследование новых методов формирования и оптимизации последовательностей радиоимпульсов для управления спиновыми ансамблями в магнитно-резонансной спектроскопии |
|---|---|
| Аннотация | В рамках выполнения проекта планируется создание принципиально нового подхода к управлению динамикой спинового ансамбля с использованием самоорганизующейся системы приготовления оптимального состояния. Дальнейшая свободная эволюция из этого приготовленного состояния позволит получить необходимую информацию о внутренней структуре взаимодействий в ансамбле. Существующие методы оптимизации управляющих импульсов оперируют упрощенными моделями динамики спиновой системы и практически не применимы в условиях априорной неопределенности влияния окружения. Научная новизна предлагаемого метода заключается в том, что весь процесс приготовления и считывания состояния спинового ансамбля осуществляется единой самоорганизующейся системой, использующей репрезентативную модель отклика спиновой системы на произвольное воздействие с учетом медленно изменяющихся внешних факторов и погрешностей формирования воздействия на спиновую систему. Предлагается моделировать целиком весь процесс формирования нелинейного отклика спиновой системы (от оборудования, генерирующего РЧ-импульсы, до системы, считывающей реакцию спинового ансамбля) на внешнее воздействие с помощью глубокой нейронной сети. Несмотря на то, что гильбертово пространство всей системы экспоненциально велико, наличие корреляции (благодаря спин-спиновым и спин-орбитальным взаимодействиям) между отдельными спиновыми подсистемами позволяет описать состояние экспоненциально меньшим количеством параметров. Этим обоснована эффективность нейросетевого подхода при моделировании ансамблей ядерных спинов. Нейронная сеть-эмулятор будет использована при обучении сети, предназначенной для формирования оптимальных РЧ-импульсных последовательностей, которые переводят спиновую систему в заданное квантовое состояние. Такой подход позволяет использовать известные методы глубокого обучения и готовые программные средства. В магнитно-резонасных методах спектроскопии с помощью последовательностей радиочастотных импульсов формируется такое состояние спинового ансамбля, в отклике которого будет содержаться необходимая информация о внутренней структуре межатомных взаимодействий. Актуальность проекта обусловлена тем, что разработка универсального метода формирования оптимальной управляющей последовательности импульсов для увеличения разрешения и чувствительности магнитно-резонансной спектрометрии позволит уменьшить время анализа веществ, увеличить пространственное разрешение и скорость измерения томографов, а также откроет новые возможности в управлении спиновыми системами. Прецизионное управление квантовыми системами актуально во многих важных экспериментальных приложениях в области квантовой метрологии и квантовой информатики. Достижение квантового вычислительного превосходства (превышающее современный уровень вычислительной техники) невозможно без точного приготовления многокубитовых запутанных состояний, которые характеризуются максимальной энтропией запутанности. Управляемые квантовые когерентные системы ультрахолодных атомов, азотных вакансий в алмазе используются в качестве инструмента исследования поведения материи в состоянии, далеком от равновесия. Эти системы могут стать ключевыми при проверке фундаментальных основ квантовой механики открытых систем. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 1 |
| Сумма бюджета | 750.0 |
| Дата начала | 2025-01-01 |
| Дата окончания | 2025-12-31 |
| Номер контракта | 14(24-22-20025) |
| Дата контракта | 2025-01-01 |
| Количество отчетов | 1 |
| УДК | 537.86:519.22 |
| Количество просмотров | 4 |
| Руководитель работы | Станкевич Дмитрий Александрович |
| Руководитель организации | Калинина Алла Эдуардовна |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" |
| Заказчик | КОМИТЕТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-09-24 07:01:44 UTC, 2025-09-24 07:01:44 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | машинное обучение; ядерный магнитный резонанс; оптимизация РЧ-импульсов; приготовление спинового ансамбля; самоорганизующаяся система; граница Крамера – Рао; расстояние Кульбака – Лейблера |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 29.35.17 - Статистическая радиофизика |
| OECD | — |
| OESR | Атомная, молекулярная и химическая физика (физика атомов и молекул, включая столкновение, взаимодействие с излучением; магнитные резонансы; эффект Мессбауэра); Акустика |
| Приоритеты научно-технического развития | в) переход к персонализированной, предиктивной и профилактической медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных) и использования генетических данных и технологий; |
| Регистрационные номера | ikrbs: {'card_list': [{'id': '1KTZ34Q4GJSS44XGIR0CKTJD'}]} |