Sadržaj:

Ciljevi i zadaci Ruskog znanstvenog centra s kvantnim računalom i biosenzorima
Ciljevi i zadaci Ruskog znanstvenog centra s kvantnim računalom i biosenzorima

Video: Ciljevi i zadaci Ruskog znanstvenog centra s kvantnim računalom i biosenzorima

Video: Ciljevi i zadaci Ruskog znanstvenog centra s kvantnim računalom i biosenzorima
Video: Transform Your Selfie into a Stunning AI Avatar with Stable Diffusion - Better than Lensa for Free 2024, Ožujak
Anonim

Pojava kvantnih računala omogućit će čovječanstvu da stvori nove vrste goriva i napravi proboj u medicini. Ovo mišljenje dijeli i direktor Znanstvenog centra "Funkcionalni mikro/nanosustavi" na Moskovskom državnom tehničkom sveučilištu. N. E. Bauman Ilja Rodionov. Prema njegovim riječima, jedan od glavnih zadataka laboratorija na čijem je čelu je razvoj uređaja za kvantno računanje. Znanstvenik je u intervjuu za RT govorio i o razvoju biosenzora za dijagnosticiranje ljudskog stanja u stvarnom vremenu.

Kako je nastao vaš centar, što je to?

- Centar je nastao ne tako davno, prije pet godina. Ideja o njegovom stvaranju temelji se na razvoju uređaja temeljenih na novim fizičkim principima. Htjeli smo stvoriti tehnologije koje još ne postoje u svijetu i koje će koristiti ljudima.

U stvaranje centra bilo je uključeno 11 vodećih svjetskih tvrtki, što je omogućilo potrebnu infrastrukturu i najbolju opremu. Projekt je realiziran brzo, u samo godinu dana. Tri mjeseca kasnije počeli smo razvijati tehnološka rješenja na temelju kojih danas nastaju svi uređaji u centru.

Centar se temelji na "čistoj sobi" - industrijskoj prostoriji u kojoj se kontrolira vlažnost, temperatura i količina čestica u zraku. Ovi parametri su kritično važni jer radimo s vrlo malim strukturama, veličine oko 10 nanometara, što je tisućinke promjera ljudske kose.

Vodite istraživanje o razvoju elementarne baze za uređaje nove generacije: od kvantnih računala do bioloških senzora. Što ste uspjeli napraviti?

– Izdvojio bih tri ključna područja u kojima su naši rezultati dostigli svjetsku razinu, a ponegdje je i premašili. Centar je vodeći tehnološki izvođač za dva najveća projekta u Rusiji u području kvantnog računanja. Svaki od njih razvija vlastitu bazu elemenata: fotonske čipove temeljene na principima nanofotonike i kubitne sklopove temeljene na supravodnicima.

Svi vodeći laboratoriji u Rusiji koji se bave kvantnim računalstvom koriste naše čipove. U pojedinačnim parametrima, funkcionalni elementi naših uređaja pokazuju rezultate koji premašuju svjetsku razinu.

Drugo područje je biotehnologija. Razvijeno je nekoliko tehnologija za stvaranje takozvanih laboratorija na čipu. To je smjer koji će pomoći u spašavanju života u budućnosti. Razvijamo prijenosne uređaje koji bi mogli dijagnosticirati stanje osobe u stvarnom vremenu, pa čak i imati terapeutski učinak.

Treće najvažnije područje je razvoj senzorskih senzora i izvora zračenja. U protekle tri godine postavili smo nekoliko svjetskih rekorda odjednom, stvorili biološke senzore rekordne osjetljivosti na posebno važne markere. Neki od ovih senzora mogu detektirati do tri čestice materije na trilijun čestica materije u kojoj su otopljene. Danas u svijetu nema takvih uređaja.

Zajedno s našim američkim partnerima izrađujemo strukture na kojima se stvaraju jednofotonski izvori. To su uređaji koji se koriste u biologiji, kvantnom računarstvu i komunikacijama.

Kako je u centru organiziran rad sa studentima? Dobivate li sve ili samo najbolje od najboljeg i za određeni projekt?

- Ovdje dolaze najbolji od najboljih, i to ne samo s našeg sveučilišta. Više od 90% studenata i diplomaca Baumanke, kao i momci s Moskovskog državnog sveučilišta i Phystecha, radi u centru. Otvoreni smo za studente i diplomante svih sveučilišta. Inače, često kažem: “Dečki, ovdje nemamo učenika”. To znači samo jedno - svi koji ovdje dođu odmah rade s praktičnim problemima. Osnova ruske nastavne metode, po kojoj je Baumanka poznata, je poučavanje na pravim, "borbenim" zadacima. Svaki student je naš zaposlenik.

Svatko ima pristup opremi i materijalu, može li napraviti nešto svoje?

- Pojedinačni komadi opreme unutar "čiste sobe" koštaju 2-3 milijuna eura. Stoga, naravno, nemaju svi pristup. Prije nego što možete samostalno raditi na takvoj opremi, morate proći kroz višestupanjski sustav obuke. Prvi test je provjera poznavanja pravila ponašanja i rada unutar "čistih soba".

Pojedinačni dijelovi opreme unutar "čiste sobe" koštaju 2-3 milijuna eura
Pojedinačni dijelovi opreme unutar "čiste sobe" koštaju 2-3 milijuna eura

Tada dečki prolaze kroz nekoliko faza školovanja u inozemstvu – bilo kod proizvođača opreme ili u nama prijateljskim laboratorijima. Dugo se uče - da biste dobili pristup pojedinim dijelovima opreme, morate učiti oko godinu dana.

Spomenuli ste da se čipovi napravljeni u vašem centru koriste u svim vodećim ruskim laboratorijima koji se bave kvantnim računalstvom. Kako će vaš razvoj pomoći u stvaranju kvantnog računala u obliku pravog fizičkog uređaja?

- Izrada kvantnog računala iznimno je težak zadatak. Razvoj integriranih uređaja, procesorskih čipova samo je dio globalnog kvantnog projekta. Također uključuje najsloženije algoritme, izradu posebnog softvera, eksperimentalne kriogene instalacije.

Na rješavanju postavljenih ciljeva trenutno radi veliki tim stručnjaka s raznih sveučilišta i istraživačkih skupina. Naš je zadatak pružiti našim kolegama visokokvalitetnu bazu elemenata, koja će poslužiti kao osnova za rusko kvantno računalo.

Kada i gdje mislite da će se pojaviti prvo pravo funkcionalno univerzalno kvantno računalo? Zašto je važan njegov razvoj?

- Teško je predvidjeti gdje će i kada nastati kvantno računalo. Stručnjaci iz vodećih svjetskih laboratorija i poduzeća termine nazivaju od 5 do 20 godina. Imamo mlade zaposlenike u centru, ali smo trijezni u svojim prognozama. Čak 15-20 godina je vrlo blizu vrijeme. Mogućnosti koje će dati kvantno računalo su beskrajne, potpuno će promijeniti život čovječanstva. Počevši od lijekova, medicinske opreme pa sve do nove energije, novih materijala.

Za razvoj kvantnog računala može proći do 20 godina ili više
Za razvoj kvantnog računala može proći do 20 godina ili više

Šanse su da ćemo konačno uspjeti pobijediti rak. Veliki broj područja primjene zahtijeva ultra-brzo računanje i simulaciju kvantnih sustava, što će omogućiti izradu kvantnog procesora. Ovo je veliko postignuće čovječanstva, koje će nesumnjivo postati stvarnost. I nadam se da će se to dogoditi upravo ovdje.

Govorili ste o stvaranju biosenzora i razvoju tehnologije za izradu materijala za njih. Postoje li radni prototipovi, obećavajući razvoji o kojima možete govoriti?

- Naš ponos je novi pristup stvaranju epitaksijalnih materijala (materijala sa savršenom kristalnom rešetkom. - RT). Prije su se izrađivali vrlo skupim metodama. Naš tim uspio je razviti relativno jeftinu tehnologiju koju smo patentirali u Ruskoj Federaciji, a sada izdajemo međunarodni patent.

Naučili smo kako stvoriti epitaksijalno srebro, na čemu znanstvenici diljem svijeta neuspješno rade posljednjih 60 godina. Na bazi srebra stvoren je niz jedinstvenih plazmonskih uređaja: izvor zračenja, senzor rekordne osjetljivosti, detektori bioloških markera za određivanje kardiovaskularnih bolesti.

Ista tehnologija primjenjiva je i na druge metale koji se koriste u biosenzorici i u izvorima s jednim fotonom. Na primjer, na temelju epitaksijalnog aluminija izrađujemo supravodljive kubite. Naše rješenje pokazalo se uistinu univerzalnim.

Recite nam o ulozi i značaju nanofotonike. Zašto Rusija treba razvijati ovaj smjer?

- Elektronika se posljednjih desetljeća vrlo brzo razvija. Nosioci u tim uređajima su elektroni. Ali elektron je inherentno ograničen. S druge strane, fotonika nam daje mogućnost rada s drugim nositeljem informacija – fotonom koji se može kontrolirati.

Svjetlo je najbrže što imamo. Savršeniji nositelji još uvijek su nepoznati čovječanstvu. Stoga sve što se tiče nanofotonike smatramo iznimno perspektivnim. To su nove vrste računalnih uređaja, novi biološki uređaji, cijeli niz primijenjenih pravaca.

Već ste spomenuli "laboratorij na čipu". Što je to, kako se može primijeniti ili se već primjenjuje?

- “Laboratorij na čipu” - pokušaj promjene osnove rada u području biomedicinskih analiza. Primjerice, da bismo danas napravili krvnu sliku, idemo u laboratorij i uzimamo uzorak. Zatim neko vrijeme - nekoliko sati ili nekoliko dana - čekamo rezultat. Dakle, u "laboratoriju na čipu" rad s uzorcima se prenosi na mikrometarsku razinu, na mikroskalu. To vam omogućuje da radikalno ubrzate sve procese.

Bit će moguće procijeniti naše stanje u stvarnom vremenu. Nosit ćemo u džepovima nekakvu spravu koja će reći da je sve u redu. Ili, na primjer, da je razina kolesterola prekoračena ili drugi važan pokazatelj.

Koje će gadgete čovjek koristiti u bliskoj budućnosti? Što će zamijeniti postojeće “pametne satove”?

- Ako zamislimo da je stvoreno kvantno računalo i uređaji tipa “laboratorij na čipu”, koji imaju “na brodu” fotoničke uređaje, s kojima aktivno radimo, onda se naši “pametni satovi” mogu pretvoriti u radni podatkovni centar sa snagom većom od bilo kojeg superračunala na zemlji sada. A ovo je tek početak.

Kvantno računalo omogućit će izračunavanje tvari s unaprijed određenim svojstvima i stvaranje novih izvora goriva
Kvantno računalo omogućit će izračunavanje tvari s unaprijed određenim svojstvima i stvaranje novih izvora goriva

Zašto automobili ne lete? Jer nemamo izvor goriva koji bi nam omogućio da motori dugo rade. Mlaznjak s okomitim uzlijetanjem postoji, a takav motor bi se mogao staviti u automobil. Međutim, to će zahtijevati cijeli spremnik goriva.

Kvantno računalo omogućit će izračunavanje tvari s unaprijed određenim svojstvima i stvaranje novih izvora goriva. S pojavom stvari koje danas radimo u centru, doći će puno novih tehnologija, a svi ovi fantastični Star Wars filmovi će nakon nekog vremena biti blizu stvarnosti.

Preporučeni: