Научная конференция по квантовым технологиям состоится при информационном партнерстве «Ленты.ру» 13-17 июля в Москве. В рамках открытия конференции один из основных организаторов, доктор физико-математических наук, руководитель группы Российского квантового центра (РКЦ) и заведующий лабораторией сверхпроводящих метаматериалов НИТУ МИСиС Алексей Устинов прочтет научно-популярную лекцию на тему «Квантовый компьютер: все еще миф или уже реальность?».

Специально для читателей «Ленты.ру» Устинов рассказал, какие исследования проводятся для создания квантовых компьютеров (КК), какие задачи стоят перед учеными и когда они могут быть реализованы.

Лекцию можно посмотреть онлайн на «Ленте.ру» или присутствовать лично — 13 июля в 10.00 в конференц-зале отеля Radisson «Украина» (требуется предварительная регистрация на http://conference2015.rqc.ru).

«Лента.ру»: Вы создали в России две экспериментальные лаборатории, в РКЦ и МИСиС. Обе они занимаются экспериментами со сверхпроводниками. Какое место занимают исследования, связанные с квантовым компьютером, в вашей научной деятельности?

Алексей Устинов: Сверхпроводимость — очень широкая область. В ней занимаются и идеальными проводами, и магнитами, и датчиками, с помощью которых создаются детекторы для ненарушающей диагностики, для снятия магнитных кардиограмм и энцефалограмм. Все это делается с использованием уникальных свойств сверхпроводников, определяемых законами квантовой физики.

Из известных научных исследований — это различные детекторы космического излучения (детекторы охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю, что кардинально уменьшает тепловые шумы, позволяет ловить более слабые сигналы — прим. «Ленты.ру»), например, в телескопе «Гершель» (Herschel Space Observatory), который позволил «сфотографировать» процессы образования звезд во Вселенной.

Квантовые компьютеры и построение кубитов (кубит — вычислительный элемент квантового компьютера — прим. «Ленты.ру») — это одно из новых направлений в сверхпроводимости. Эта область интересна тем, что она сочетает и квантовую оптику, и квантовую механику.

Созданием квантовых компьютеров плотно занимаются последние лет десять. Почему они еще не созданы?

Больше 10 лет на самом деле. Сейчас уже достаточно хорошо изучены принципы, которые необходимы для построения таких компьютеров. Проблемы в основном остались в технических способах изолировать от внешних воздействий квантовые системы, которые можно использовать — атомы, ионы, спины, сверхпроводящие устройства. Необходимо, чтобы они сохраняли состояние квантовой когерентности достаточно длительное время, не меняли бесконтрольно свое квантовое состояние. И здесь осталось еще огромное поле для работы физиков.

Как раз в сверхпроводимости эти вопросы в самые последние годы были подробно исследованы. Времена когерентности, которые сейчас достигнуты, уже позволяют делать серьезные устройства. Сверхпроводниковые кубиты отличает от других возможных элементов построения квантового компьютера то, что эти кубиты возможно массово воспроизводить на электронном чипе (масштабировать) как обычные элементы в современной микро- и наноэлектронике. Это гораздо труднее сделать в других подходах, которые обсуждаются для построения кубитов, например, на полупроводниках, на ионах в ловушках, на вакансиях в алмазах. Там показаны какие-то простые вещи для отдельных кубитов, но нет понимания, как это масштабировать.

Для сверхпроводников принципиальный путь построения систем с большим количеством кубитов уже ясен. Уже подключились достаточно большие игроки, которые специализируются на IT-технологиях — например, Google уже имеет лабораторию, где на основе сверхпроводников делают простые квантовые устройства, которые в перспективе станут компонентами квантовых процессоров.

Насколько Россия отстает от западных стран в построении квантовых компьютеров? Частные компании покупают готовые устройства, как Google купил D-Wave, или занимаются и фундаментальными исследованиями?

Google не только купил процессор D-Wave, но и создал собственную лабораторию меньше года назад, куда переманил сильнейшую команду – всю группу Джона Мартинеса из Санта-Барбары. Эта корпорация, как и D-Wave, создает квантовый компьютер на сверхпроводниках, но использует путь, альтернативный подходу D-Wave, который далеко не всем кажется правильным. Многие физики, включая меня, имеют сомнения, что устройства, которые продает эта канадская компания, являются действительно квантовыми. Это вопрос пока не закрытый.

Кроме Google из известных частных компаний свои лаборатории по созданию квантового компьютера сделали также IBM и Microsoft.

В России первое измерение кубита мы сделали два года назад. Этот кубит был в то время сделан в Германии, однако в этом году мы самостоятельно изготовили первый российский кубит и измерили его. Эта работа была сделана совместно с лабораторией Олега Астафьева в МФТИ и нашей с Валерием Рязановым лабораторией Российского квантового центра, располагающейся на территории Института физики твердого тела РАН в Черноголовке.

Существующий уровень того, что делается в мире по кубитам сейчас — это простые устройства от трех до девяти кубитов. Чтобы добраться до этого начального уровня, лидирующим в мире исследовательским группам пришлось пройти примерно десятилетний путь. То есть за прошедшую декаду западные исследователи от первых экспериментальных устройств - отдельных кубитов- продвинулись до простых схем, включающих несколько кубитов.

Понятно, что знания, которые уже накоплены в этой области, очень полезны, чтобы не повторять ошибок и идти дальше прямиком. Но, конечно, развитие этой области в России — это вопрос людей и времени, не говоря уже о деньгах. Нужны сотрудники, которые могут экспериментально исследовать подобного рода задачи. Таких молодых ученых в мире всего несколько сотен, это аспиранты и кандидаты наук, уже поработавшие в данной области. Эти люди сейчас все нарасхват, поскольку область исследований квантового компьютера стремительно развивается.

Давайте уточним: несколько кубитов умеют делать в квантовых компьютерах на сверхпроводниках? Илья Бетеров из НГУ рассказывал нам, что в американском университете Висконсин-Мэдисон созданы системы из 49 кубитов на дипольных ловушках. Чем различаются преимущества этих подходов?

Я не знаю подробностей их работы, но отмечу, что в области ионных ловушек, на мой взгляд, в последние годы наиболее передовые исследования проводит группа Райнера Блатта в Инсбруке. Но эти устройства все-таки не позволят выполнять произвольные квантовые алгоритмы, а значит — скорее подойдут для создания квантовых симуляторов. Такие устройства будут решать одну, строго определенную задачу с набором параметров, которые можно контролировать.

Я думаю, что квантовые симуляторы уже можно считать сформировавшейся областью, и построение таких аппаратов — дело нескольких лет. Построение большого квантового процессора потребует большего времени.

Чем будут полезны квантовые симуляторы?

Создание новых материалов — одна из областей, где будут эффективны квантовые симуляторы. Так, сильно взаимодействующие конденсированные системы — сложные кристаллы, например, — могут быть рассчитаны с использованием квантового симулятора. На них будет удобно быстро перебирать большое количество параметров, а обычным компьютерам просто не хватит мощностей, чтобы перебрать их. Одним из первых о необходимости такого подхода для создания новых материалов заговорил Евгений Демлер из Гарвардского университета, в прошлом выпускник МФТИ и один из сооснователей РКЦ. Одна из возможных сфер — синтез принципиально новых высокотемпературных сверхпроводников. Но пока это находится скорее на уровне теоретических идей, чем практических исследований.

Если уже есть исследовательские прототипы квантовых устройств, пусть и не очень совершенные, такие как D-Wave, почему на них не решаются те великие задачи, которые планируется решить с помощью квантовых компьютеров? Например, разложение больших чисел на простые множители для дешифрации кодов?

Процессор D-Wave по тем алгоритмам, которые он должен выполнять, просто не приспособлен для этого, он рассчитан на другие задачи. Опять напомню, что он не является тем исходным квантовым компьютером, который был придуман ранее и из-за которого разгорелся интерес к этой теме. Это простейший квантовый вычислитель, оперирующий с одной квантовомеханической задачей, фактически, аналоговым образом.

Разведки всех стран пока могут спать спокойно: все, на что способны существующие простейшие квантовые процессоры — это разложить число 15 на два простых множителя — 3 и 5.

Можно провести параллель состояния развития квантовых компьютеров с обычными полупроводниковыми?

Исследования в области полупроводников начинались с транзистора, следующей была интегральная схема. Уже существующие и работающие кубиты – фактически, аналоги транзисторов. Но и тут есть свои условности. Настоящий кубит-транзистор должен сохранять свое квантовое состояние, то есть «жить» достаточно долго, чтобы можно было провести вычисление и сделать "работу над ошибками" за времена когерентности, а для этого надо еще создать схемы с логическими кубитами, в которых ошибки будут постоянно исправляться с помощью рабочих кубитов. Это можно сравнить с осуществленной аппаратно схемой коррекции ошибок.

Теоретически возможно ее осуществить за счет «поверхностного кода» (surface code), при котором кубиты располагаются в шахматном порядке и их часть используется для хранения информации, а другая часть — для коррекции возникающих ошибок. Есть и более сложные подходы, но важен сам принцип. Схемы с коррекцией ошибок сейчас уже построены и командой в Санта-Барбаре, и IBM. Полагаю, что довольно скоро будет объявлено о создании первого логического элемента квантового компьютера, полностью устойчивого к ошибкам.

Думаю, что американцы здесь будут первыми. Но также очень серьезные европейские команды работают в Делфтском техническом университете в Голландии и в швейцарском университете Цюриха (команду в Цюрихе, кстати возглавляет мой ученик Андреас Валльрафф (Andreas Wallraff), но они немного отстают. Дело в том, что наука делается учеными, которые не обязательно нацелены на создание коммерческого устройства, а фокусируются на том, что им интересно, то есть на научных задачах. А построение квантового компьютера уже становится инженерной задачей. Он уже не 100-процентно пересекается с интересами физиков.

А есть уверенность, что можно построить квантовый компьютер, или теперь этот вопрос надо задавать инженерам?

Мое мнение на этот счет быстро меняется. Лет 5 назад я бы усмехнулся и сказал «скорее нет, чем да», а сейчас я бы сказал, что ситуация кардинально изменилась: «Глаза боятся, а руки делают». И я думаю, что он будет построен в обозримом будущем.

Возможно, квантовый компьютер будет построен не в том формате, как ранее виделось нам, немного не для тех задач, которые мы сейчас обсуждаем. Но фундаментальные физические проблемы со сверхпроводящими кубитами на данный момент практически решены: время когерентности увеличено в миллион раз и этого достаточно для построения систем с коррекцией ошибок. Сейчас вопрос в технической реализации — это уже задачи квантового инжиниринга пройти путь от микросхемы с одним транзистором до миллионов транзисторов. Это колоссальная работа и она делается скорее не физиками, а специалистами другой направленности.

Понимаю, что неблагодарный вопрос, но сколько лет потребуется на создание полноценных квантовых компьютеров?

Полагаю, лет через десять мы можем увидеть первые полноценные квантовые процессоры.

В чем сейчас главная сложность?

Одна из технических сложностей состоит в синхронизации работы элементов квантового компьютера. Обычный компьютер может работать и на пониженной частоте, но квантовый компьютер принципиально требует работы на высоких скоростях. И управлять однокубитными операциями надо с точностью 99,9 процентов, чтобы была эффективна коррекция ошибок.

Частоты квантового компьютера нельзя напрямую сравнивать с обычными, так как квантовый компьютер работает с суперпозицией состояний и одновременно выполняет большое количество операций. Выполнение этих операций требует импульсов на частоте от 5 до 10 гигагерц. Когда мы говорим о частотах, на которых необходима синхронизация, — это не частота сигналов управления, а частота манипуляций с кубитами. Сами манипуляции происходят заметно медленнее, характерное время сейчас составляет 100 наносекунд на операцию.

Сможем ли мы когда-то получить КК в наручных часах или квантовые компьютеры навсегда останутся большими шкафами из-за необходимости охлаждения компонентов ниже минус 270 градусов по Цельсию?

Думаю, наверняка появятся часы или какие-то мобильные устройства, которые будут использовать квантовые технологии. Это не обязательно будут низкие температуры, есть интересные эксперименты по квантовым технологиям в фотонных системах — например, на дефектах в алмазе. Эти операции происходят при комнатных температурах, и времена когерентности там достигнуты большие. Они позволят создавать интересные устройства, связанные с квантовой метрологией, повысят точность атомных часов, GPS, позволят определять координаты объектов на поверхности Земли с точностью до нескольких сантиметров и даже миллиметров.

Что же касается полноценных квантовых процессоров, то, мне кажется, они будут требовать охлаждения, а значит — более объемных установок. Хотя способы получения сверхнизких температур тоже очень быстро совершенствуются. Еще десять лет назад было сложно представить, что во всем мире будут стоять сотни криостатов, которые без заливки жидкого гелия после простого нажатия на кнопку за несколько часов позволяют достигать температур вблизи абсолютного ноля, в сотые доли градуса по шкале Кельвина.

Пока такие криостаты достаточно дорогие, но если они станут массовым явлением, то будут очень быстро дешеветь. Методы получения низких температур перешли от использования холодных жидкостей — гелия или азота для более высоких температур — к технологии применения пульсирующих трубок (pulse tube), которые позволяют достигать низких температур за счет расширения газа, без использования жидкости. Их уже делают и американские, и японские, и европейские компании — есть конкуренция. Для разработки этого метода многое было сделано в России, но это было еще в советские времена.

Зачем России квантовый компьютер?

Думаю, в первую очередь из соображений национальной безопасности. У американцев, видимо, скоро появится такое устройство, причем благодаря поддержке государства, которое финансировало его разработку как раз через различные агентства, связанные с национальной безопасностью. России не стоит отставать в гонке Super Power, — есть множество разнообразных приложений этих технологий.

Но стоит отдавать себе отчет в том, что в Америке на разработку подобных устройств уже были потрачены сотни миллионов долларов. А в России, насколько я знаю, по большому счету это лаборатории РКЦ и мой мегагрант, хотя он имеет непрямое отношение к созданию КК, — это примерно пять миллионов долларов. Есть также новая лаборатория Олега Астафьева в МФТИ, но там масштабы немного поменьше.

Это несравнимое с американским по объемам финансирование, но мы ведь пока и не строим КК, по большому счету, мы скорее здесь занимаемся фундаментальной наукой. Не скрою, нас пришлось бы еще долго уговаривать, начать заниматься сложнейшей технической задачей по построению КК, которая кажется нереалистичной в существующих пока условиях. Даже если не брать в расчет отсутствие необходимого финансирования, непонятно, как уговорить способных и квалифицированных людей, которые могут заниматься данным направлением. Вопрос не просто в деньгах, надо создать среду, в которой это все сможет развиваться — решение задачи требует колоссальных интеллектуальных и инженерных усилий и нельзя просто заплатить деньги и рассчитывать все это получить. Хотя, я думаю, как всегда найдутся люди, которые пообещают это сделать за определенную сумму лет за пять. Но не думаю, что они дадут результат за пять лет. Предстоит огромная работа, сопоставимая по сложности и объему с советским атомным проектом.

Из групп специалистов, которые реально могут получать первые результаты в этом направлении, в России есть пока только 5 организаций: Физтех (МФТИ), МИСиС, Институт физики твердого тела РАН, Российский квантовый центр и Новосибирский технический университет. Пока мы стремимся делать новые интересные физические эксперименты с небольшим количеством кубитов, не повторяя, а скорее опираясь на то, что уже сделано на Западе и не стремясь делать сколь-нибудь пригодное для практики вычислительное устройство. Но нам эта научная область очень интересна и на этом мы можем выращивать в России новое поколение исследователей, которые будут готовы заняться более серьезными задачами, в том числе и по разработке квантовых компьютеров.

Какие инженерные задачи еще предстоит решить?

Например, требуются устройства, которые при однократном считывании могут измерить состояние кубитов. Эти устройства представляют собой сверхпроводящие параметрические усилители. Их разработка является чисто прикладной задачей, которая потребует немало инженерных ресурсов. В мире уже существуют необходимые широкополосные устройства, они совсем недавно были разработаны. Например, мой коллега Ирфан Сиддики из калифорнийского университета в Беркли (США) предложил патент одного из вариантов такого устройства. Он вынужден был отдать права на него государству, потому что оно финансировало его исследования. Затем выкупил патент, создал свою небольшую компанию, и производит такие устройства, достаточно дорого продавая их.

В целом мы сейчас понимаем, как сделать квантовый компьютер, но надо проработать детали, как это осуществить. Это требует усилий большого количества ученых-инженеров и значительного финансирования для реализации прототипов. Это уже не так интересно с точки зрения физики. Честно говоря, я и многие мои коллеги-физики думают больше над тем, чтобы заняться новыми интересными физическими проблемами и не углубляться в исследования в области именно квантовых компьютеров – эта область быстро превращается в инженерную.

Председатель Сибирского отделения РАН академик Александр Асеев после пресс-конференции, посвященной реализации проекта «Национальный гелиогеофизический комплекс Российской академии наук», прокомментировал корреспонденту «Байкал24.Наука» ситуацию с молодыми кадрами в науке. По мнению Александра Асеева, иначе, как безысходной ее сейчас назвать нельзя:

- Когда молодые люди видят, что сделали с их старшими товарищами, они начинают сомневаться, стоит ли связывать с наукой свое будущее. Это работа часто неблагодарная, иногда вредная для здоровья, требует полного погружения, не каждый способен поставить в этом смысле на карту все.

Реальным способом привлечения молодежи в науку Александр Асеев считает реализацию мощнейших проектов, подобного иркутскому проекту по созданию национального гелиогеофизического комплекса:

- Иркутску в этом смысле повезло, впрочем, нет, везет только тем, кто сам для этого много делает. Гелий Александрович Жеребцов проект пробивал 17 лет, не у каждого хватит веры в свое дело и настойчивости в осуществлении планов. Надо ведь и коллег за собой увлечь, заразить их верой, что все удастся сделать. В Институте солнечно-земной физики СО РАН великолепный сплав старшего и молодого поколений, так что даже сомнений нет в том, что проект будет реализован и появятся новые научные и прикладные результаты, очень серьезные.

Александр Асеев напомнил, что высокая зарплата не является самым главным аргументом для молодого ученого при выборе места работы:

- Главное, чтобы было интересно, чтобы была точка приложения усилий. Если тебе все время бьют по голове и ты вынужден заполнять кучу бессмысленных бумажек вместо того, чтобы работать, конечно, люди поедут в лаборатории, где им дадут реально заниматься делом. У нас зарплата невысокая, но есть гранты, если их получить, тогда общая сумма получается вполне приличной.

Говоря о создании условий для молодых ученых, председатель СО РАН напомнил, что в Новосибирске была реализована программа строительства служебного жилья для научной молодежи:

- Мы построили четыре таких дома, устроился молодой - перспективный на работу – получи ключи от квартиры. В прошлом году очередной дом в рамках этой программы сдали. Но сейчас все эти функции ушли в ФАНО России, а им этим заниматься не интересно. Но мы руки не опустили, строим сейчас коттеджный поселок на 600 семей, так что не все так безнадежно.

Александр Асеев напомнил, что наука всегда была специфическим занятием:

- Здесь не может быть никакой массовости, причем речь идет не только о нашей стране. Вот мне химики недавно рассказывали, что в университете Копенгагена на химический факультет всего два заявления подали. Конечно, у нас много сделано, чтобы люди не шли заниматься наукой, например, полностью разрушена система школьного образования. Но это, извините, тоже не главное. Основной вопрос, который ставит человек, собирающийся заниматься этой сферой, - нужна ли наука мне самому? Творческому человеку, даже если он наступает на горло собственной песне, идет, например, в банковскую сферу и начинает получать большую зарплату, очень скоро становится скучно. Поисками смысла жизни занимаются всего 15% населения, это творческие люди, вот на них наука и делает ставку. Я уверен, что наука выживет, несмотря ни на какие реформы, потому что думать не запретишь, а это – самое увлекательное занятие в жизни. Люди, которые чуть-чуть в это дело нырнули и почувствовали вкус творчества, они наукой на всю жизнь отравлены. Сейчас, как говорит наш Нобелевский лауреат Жорес Алферов, в отечественной науке остались одни оптимисты, потому что пессимисты давно уехали.

Комментируя взаимоотношения с ФАНО России, Александр Асеев напомнил, что по отношению к реформе РАН академическое сообщество раскололось:

- Часть ученых привыкли кормиться с руки государства, как рыбки в аквариуме, они не знают, что есть другая жизнь – моря, океаны, там, правда, акулы могут съесть, зато ты на свободе. В Российской академии наук много людей, которые исповедуют аквариумный образ жизни, и они рады, что появилась новая рука, разбрасывающая корм – ФАНО. Они к этой руке изо всех сил стараются прильнуть. А есть люди, которые осознают, что бюджетные средства – это, конечно, хорошая база, но не единственный источник средств. Они работают с крупными корпорациями, им что есть ФАНО, что его нет, честно говоря, без разницы, они находят другие источники финансирования и занимаются делом.

В первой части нашего обзора  мы рассматривали кандидатов на роль  «локомотива» для развития высоких технологий. Обычно в такой роли выступает деятельность крупных корпораций, либо, в качестве замены, партнерство с Западом (как пример, Израиль) или развитие предприятий ОПК.

Теперь же поговорим о лидеров инновационных процессов в других «номинациях» аналитических обзоров.

Итак, номинация первая – IT-технологии и игроки на этом рынке. Безусловно, область IT-технологий находится в самом центре инновационного развития и сегодня сложно представить себе высокотехнологичную отрасль, в которой они не играли бы заметной роли. И понятно, что лидерство в этой области дает немало преференции для инновационного развития в целом. А где у нас расположены самые сильные IT-компании?

Правильно, в США. Только у большой тройки – Apple, Microsoft, Google – совокупная рыночная стоимость превышает триллион долларов. Это, кстати, намного больше всего бюджета нашей страны. Или пресловутого Резервного Фонда даже в его лучшие времена. А ведь в Штатах есть немало компаний «поменьше», которые стоят свыше ста миллиардов каждая.

Также неудивительно, что в пятерку стран с самыми дорогими IT-компаниями входят Япония, Китай, Южная Корея и Канада. Европа в этом отношении намного слабее, как и Россия. Хотя у нас хватает талантливых специалистов в этой области, но реализовать свои амбиции в полной мере они могут за рубежом. Например, в Google…

И тут мы переходим ко второй номинации – доля персонала в исследовательской сфере. уверенно лидируют некрупные уютные страны с относительно небольшим населением – Финляндия, Исландия, Дания, Израиль и Сингапур, и этому сложно удивиться. Ученые и исследователи сегодня востребованы во всем мире, а высокие технологии сами по себе вещь универсальная. Поэтому люди, с ними связанные, чаще концентрируются там, где им могут создать наиболее комфортные условия, как для работы, так и для проживания.

Могут ли анонсированные российские ТОРы стать таким местом. Если мы говорим о Дальнем Востоке, под который откровенно «заточен» этот законопроект, то, признаем честно, вряд ли. По крайней мере в ближайшем будущем. А вот новосибирский Академгородок изначально и создавался для ученых как место, приятное во всех отношениях (и в плане работы, и в плане социума). Сегодня он во многом сохранил этот потенциал.

И это вторая причина (о первой мы говорили в прошлой части ) включить его в список кандидатов на роль ТОР. А еще лучше вернутся к рассмотрению законопроекта об Академгородке, который родился как ответ научного сообщества на «реформу РАН».

Номинаций, а вернее – критериев сравнения различных сторон «инновационного климата» в разных странах существует немало. И некоторые из них являются довольно спорными. Например, в упоминавшемся нами обзоре рейтинга Bloomberg Innovation Index есть сравнение прямое сравнение количества выданных патентов на душу населения. Первые места занимают Южная Корея, Япония, Китай, США и Германия (шестое — Россия). Однако, во всех этих странах совершенно разные патентные законодательства, и потому делать выводы на простом подсчете «патентов на душу населения» некорректно. Это подтвердит и любой наш ученый, которому приходилось заниматься получением патентов на свою продукцию. Некоторая завышенность китайского результата подтверждается и результатами другого сравнения – рейтингу добавочной стоимости высокотехнологичного производства. Первые места в нем занимают Германия, Япония и те страны, где отмечалась высокая доля исследовательского персонала – Сингапур, Исландия и Швейцария. А вот Китай в этом рейтинге занимает только 40-е место. Как видим, китайцы все же берут не созданием инновативного продукта, а скоростью его копирования и массовостью производства. Как отметил по этому поводу один обозреватель Made in China, Designed in California.

Впрочем, современная РФ не может похвастать и этим. Хотя у нас и имеется огромный потенциал (от кадров до наработанного в прошлом успешного опыта технологических рывков), мы его практически не задействуем. И даже объявленные государством меры поддержки и развития инновационных кластеров экономики так и остаются больше «декларациями о намерениях». Яркий пример, неоднократно упоминавшийся закон о ТОРах. Впрочем, о его сильных и слабых местах, а также – о перспективах ТОРов, в третьей (заключительной) части обзора.

Сергей Кольцов.

Наши судостроительные научные центры и КБ разработали проекты нового авианосца, эсминца и большого десантного корабля, а также целый спектр гражданской морской техники — от буровых судов до нефтегазовых платформ для работы на шельфе Арктики. Их запуск в производство позволит практически полностью отказаться от импортных аналогов.

Три месяца назад в крупнейшей российской научно-исследовательской организации в области гражданского судостроения и военного кораблестроения — Крыловском государственном научном центре (КГНЦ) — сменился генеральный директор. Место ушедшего на пенсиюАнатолия Алексашина занялВладимир Никитин, до последнего времени возглавлявший судоверфь «Звездочка» в Северодвинске, где создавался и ремонтировался практически весь подводный атомный флот нашей страны. Сейчас новому руководителю КГНЦ предстоит развивать имеющийся научно-технический задел и создать новый для реализации сразу двух госпрограмм — военной и гражданской, в том числе для освоения Арктической зоны России. А развивать есть что. Совсем недавно КГНЦ завершил проектирование мелкосидящего ледокола и защитил его технический проект. Буквально на днях центр получил паспорт экспортного облика еще на одну свою новую разработку — авианосец водоизмещением почти 100 тыс. тонн, которым уже вовсю интересуются Индия и Китай. О том, над какими проектами работает Крыловский центр и какие задачи стоят перед ним и перед нашей судостроительной промышленностью, Владимир Никитин рассказал в интервью «Эксперту».

— Какие задачи перед вами ставят руководители отрасли?

— Главная задача — совершенствование и развитие научно-технического задела по всем важнейшим направлениям военного кораблестроения и судостроения. Это необходимо для того, чтобы обеспечить технический облик создаваемого в нашей стране военно-морского оружия и морской техники на самом высоком мировом уровне. При этом требуется также проводить тщательный и всенаправленный мониторинг научно-технических направлений, чтобы не упустить ничего значимого и ценного. Решение этих задач возможно путем правильного и оптимального взаимодействия научно-технического совета нашего центра с ведущими предприятиями отрасли.

— Как изменится стратегия развития КГНЦ?

— Принципиальных изменений стратегия не претерпит. Мы, как и прежде, будем фокусироваться на прогнозировании тенденций развития мирового военного кораблестроения и гражданского судостроения, создавать опережающий научно-технический задел. Тем не менее корректировки возможны и даже необходимы. Например, уже сейчас ясно, что гораздо большее внимание придется уделять таким проблемам, как полное электродвижение судов, математическое моделирование с применением суперкомпьютерных технологий, увеличение объема и количества направлений исследований новых композитных материалов, а также импортозамещение.

— Какие перспективные проекты в военном кораблестроении сейчас реализует КГНЦ?

— Безусловно, наиболее важные работы в этой области, выполненные нашим центром в содружестве с другими предприятиями отрасли, — это аванпроекты многофункциональных кораблей класса «авианосец» и «эскадренный миноносец». По основным характеристикам они не будут уступать лучшим зарубежным кораблям. Например, авианосец проекта 23000Э «Шторм» водоизмещением 95–100 тысяч тонн будет оснащен интегрированной системой боевого управления. Этот корабль в состоянии обеспечивать базирование многоцелевой авиагруппы, включающей в себя до 90 летательных аппаратов различного назначения, в том числе ударные истребители и вертолеты. Для их взлета предусматриваются сразу два трамплина и две электромагнитные катапульты, а для посадки — аэрофинишер. Этого удалось добиться в том числе благодаря особой форме корпуса корабля. Он спроектирован таким образом, чтобы снизить сопротивление воды почти на 20 процентов. При этом взлет самолетов и вертолетов на таком корабле будет возможен даже в шторм.

Что касается эсминца, то речь идет о проекте 23560Э «Шквал». Этот корабль водоизмещением 15–25 тысяч тонн будет способен решать широкий спектр боевых задач, включая стратегические. Для этого предусмотрены его оснащение мощным комплексом вооружения различного назначения и возможность базирования двух многоцелевых вертолетов.

— Когда можно ожидать появления этих кораблей в металле? И каков экспортный потенциал этих проектов?

— В случае принятия положительного решения о включении этих кораблей в кораблестроительную программу до 2050 года можно ожидать их постройки к 2025–2030 годам. От зарубежных аналогов они отличаются оптимальным обводом корпусов, который обеспечивает снижение гидродинамического сопротивления, наличием сбалансированного парка летательных аппаратов, оригинальной конструкцией энергетических установок и других систем. Новый авианосец от предыдущих отечественных авианосных кораблей отличается принципиально. По сути, это первый отечественный классический авианосец.

Технических препятствий для постройки этих кораблей нет. Отечественное судостроение практически готово для реализации этих проектов, проблем импортозависимости в них не существует. Их экспортный потенциал огромен. Можно говорить о наличии заинтересованности как минимум четырех стран.

— В нашем ВМФ нет не только полноценных авианосцев, но и больших авианесущих десантных кораблей (БДК) типа французских «Мистралей», которые нам никак не хочет поставить Франция. Можем ли мы создать их сами?

— Это мнение ошибочное. Отечественное военное кораблестроение, в частности Невское ПКБ, имеет опыт проектирования подобных кораблей. Таких проектов было разработано несколько. Поэтому сложностей в постройке подобных кораблей по отечественным проектам не существует. Вне всякого сомнения, наша судостроительная наука и промышленность в состоянии спроектировать и построить самые современные авианосцы, а также корабли типа «Мистралей». Более того, недавно на закладке БДК «Петр Моргунов» начальник управления кораблестроения ВМФ Владимир Тряпичников прямо сказал, что в ближайшие пять лет будет развернуто строительство больших десантных кораблей нового поколения, по водоизмещению и боевым возможностям в разы превосходящих уже существующие и ныне строящиеся. Их облик уже сформирован. Эти корабли будут способны нести на борту усиленный батальон морской пехоты и несколько вертолетов различного назначения. Так что новое поколение наших больших десантных кораблей совершенно точно превзойдет французские «Мистрали». Наш центр со своей стороны готов выполнить соответствующий объем научных и экспериментальных исследований.

— Каковы сейчас основные тенденции в мировом военном кораблестроении?

— Основные тенденции основаны на теории так называемых сетецентрических войн на море. Они общеизвестны и связаны с проектированием и постройкой многофункциональных, единых по замыслу боевых платформ: надводных и подводных. Еще одна тенденция — создание и принятие на вооружение множества необитаемых летательных аппаратов, необитаемых подводных и надводных аппаратов, которые могут выполнять не только разведывательные задачи, но и быть носителями различного оружия.

— Сейчас приоритетом развития страны стала Арктика. Это и транспортные коридоры вроде Севморпути, и добыча углеводородов на шельфе. Какие суда, платформы и тому подобную технику нам необходимо создать, чтобы эффективно осваивать Арктику?

— Создание соответствующей морской техники для Арктики — одно из основных направлений госпрограммы «Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2015–2030 годы». Этап морской геологоразведки в арктических морях требует создания геофизических судов и средств разведочного бурения, приспособленных к эксплуатации в период продленной навигации. Это очень важно, так как «ледовое окно» в Арктике на значительной части перспективных лицензионных участков составляет от двух до пяти месяцев. Применение традиционных сейсморазведочных судов, обеспечивающих 3D-разведку при использовании нескольких сейсмокос, в ледовых условиях в принципе невозможно. Поэтому здесь требуется разработка разведочной техники, эффективно работающей на базе альтернативных методов.

Что касается буровых судов и платформ, то необходимо обеспечить их эксплуатацию в период таяния льдов и начала ледостава, чтобы успеть в течение полевого сезона завершить бурение разведочных скважин до требуемых проектных отметок. Далее. По результатам геологоразведки нефтегазовые компании переходят к обустройству и практическому освоению арктических месторождений. Для этого потребуются уже эксплуатационные платформы и суда обеспечения, работающие круглогодично. С учетом существенных различий в условиях эксплуатации (глубина акватории, ледовые нагрузки) количество требуемых типоразмеров морских платформ и обслуживающих их судов уже на начальных этапах освоения исчисляется десятками.

В мире фактически отсутствуют разработки морской техники для работы в столь сложных условиях, что потребовало от нас решения практически с нуля сложных научно-технических задач. Мы разработали концептуальные проекты судов и другой морской техники для конкретных месторождений. Например, у нас есть проект нового бурового судна с различными типами энергетических установок для эксплуатации в Арктике в глубоководных акваториях континентального шельфа. Оно может работать в районах, отдаленных от баз снабжения. Есть разработки концептуального проекта самоподъемной плавучей буровой установки для бурения на мелководном шельфе, где глубина составляет от трех до 21 метра. Ее предполагается использовать в безледовый период в юго-восточной части Печорского моря, в Карском море у полуострова Ямал и в Обско-Тазовской губе. Есть у нас и проект буровой установки на воздушной подушке для бурения на глубине до 3,5 километра.

— То есть за бурение в Арктике можно не беспокоиться. А как быть с транспортировкой углеводородов?

— Решение транспортной задачи предусматривает создание морских транспортно-технологических систем вывоза продукции с морских и береговых арктических месторождений нефти и газа. Основой таких систем являются крупнотоннажные суда — танкеры и газовозы, а также арктические ледоколы, обеспечивающие бесперебойную круглогодичную проводку таких судов. У нас начаты первые этапы проектирования новых атомных ледоколов — офшорного, который обеспечивает эксплуатацию морских месторождений, расположенных в тяжелых ледовых условиях мелководья, и ледокола-лидера мощностью свыше 110 мегаватт, предназначенного для проводки судов при самой сложной ледовой обстановке в восточном секторе Арктики. Все это создает хорошие предпосылки и для реализации комплексного плана развития Севморпути.

Что же касается практического развития Арктической зоны нашей страны, в том числе транзита по Севморпути, то оно потребует создания разветвленной инфраструктуры, предусматривающей строительство сооружений для гидрометеорологического, навигационно-гидрографического, аварийно-спасательного и другого обеспечения. Мы сейчас вводим в эксплуатацию ландшафтную аэродинамическую трубу, которая позволит на качественно новом уровне решать задачи отработки архитектуры сложных морских сооружений, устанавливаемых на шельфе, оптимизации расположения причалов и других гидротехнических сооружений арктических портов и баз флота. Тем самым будут созданы все необходимые условия для эффективного использования уникальных логистических и транспортных преимуществ кратчайшего морского пути, соединяющего Европу и Азию.

— Какую морскую технику для Арктики мы можем разрабатывать и делать на мировом уровне? И где нам в первую очередь необходимо замещать импорт?

— Сложная морская техника арктического применения (ледоколы, научно-исследовательские суда ледового плавания, ледостойкие морские платформы различных типов) — приоритетное направление развития отечественного судостроения. И в этом сегменте мирового рынка Россия имеет все шансы занять лидирующие позиции. Во-первых, это отвечает первоочередным потребностям нашей страны. Во-вторых, именно здесь у нас создан опережающий научно-технический задел, разработан ряд «ледовых» технологий, не имеющих аналогов в мире. В-третьих, строительство сложных, высоконасыщенных оборудованием судов и объектов морской техники в наибольшей степени соответствует исторически сложившемуся укладу отечественных судостроительных заводов. Ни одна страна мира не имеет атомного гражданского флота. Нас жизнь еще почти шестьдесят лет назад заставила начать развитие атомного гражданского судостроения и судоходства. Весь цикл ядерной энергетики на борту российская промышленность делает полностью: реакторы, турбины, генераторы, маршевые моторы. И эта продукция вполне конкурентоспособна. Например, ЦНИИ СЭТ — филиал Крыловского научного центра — победил немецкий концерн Siemens в конкурсе на поставку системы электродвижения стоимостью более миллиарда рублей для нового атомного ледокола. Вместе с тем мы ощущаем недостаток компетенций в проектировании и строительстве морских технологических комплексов предварительной и глубокой переработки добытых ресурсов, в строительстве технологичных транспортных судов. Узким местом остается судовое машиностроение. Необходимо импортозамещение и в области судового оборудования, судовой энергетики, приборостроения гражданского назначения.

— Но главный барьер, мешающий нам создавать супертанкеры и газовозы, — отсутствие в России построечных мест. То есть больших верфей с сухим доком более 60 метров в ширину и более 300 метров в длину.

— Действительно, отсутствие современных построечных мест — это главная проблема отрасли. Но она решается. Мы надеемся на скорейшее завершение строительства новой судоверфи «Звезда» на Дальнем Востоке, где будут создаваться в том числе и крупные танкеры. Еще один важный момент — необходимость опережающего технологического перевооружения отрасли, в том числе судостроительных предприятий Санкт-Петербурга. Если будет проведена модернизация «Северной верфи» и построен большой сухой док, то возможности нашей судостроительной промышленности по созданию крупных морских объектов существенно возрастут.

Цель этого центра - решить, пожалуй, самый больной вопрос нашей науки. Речь идет о возникшем в ходе реформ 90-х годов разрыве между фундаментальной и прикладной наукой. Одна из главных причин в том, что большинство отраслевых институтов просто закрылись. И вот сейчас именно Федеральные исследовательские центры (ФИЦ) должны преодолеть разрыв, обеспечить полный научный цикл: от исследований в академических институтах до создания опытных образцов, которые можно предлагать для коммерциализации.

Такие структуры намерено создавать Федеральное агентство научных организаций. Их ядром должны стать ведущие академические институты, к которым могут присоединить прикладные институты, КБ, опытные производства. Эта идея встречена в научной среде далеко не однозначно. Немало ученых считают, что на подобные объединения надо идти только в том случае, если новый научный центр будет выполнять работы принципиально более высокого уровня, чем каждая из входящих в него организаций по отдельности. И конечно, слияние должно быть добровольным, ни в коем случае нельзя никого принуждать.

Одними из инициаторов создания ФИЦ стали новосибирские ученые. Так к Институту цитологии и генетики Сибирского отделения РАН в качестве филиала присоединен Сибирский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции СО РАСХН (СибНИИРС). Надо отметить, что они давно сотрудничают, в частности, в области семеноводства. Поэтому и присоединение носило "мягкий" характер.

ФИЦ должны преодолеть разрыв между фундаментальной и прикладной наукой

- Сотрудники сельскохозяйственного института хотели с нами работать, а нам нужен был их внедренческий опыт, умение налаживать агротехнологии, причем не только зерновых, но и технических культур. В этом смысле наши партнеры просто идеальны, - сказал корреспонденту "РГ" заместитель директора по общим вопросам, экономике и информационным технологиям ИЦиГ СО РАН Сергей Лаврюшев.

Важное преимущество ФИЦ - объединение ресурсов. Два института, слившиеся в единый центр, ранее принадлежали разным академиям. И, к примеру, по закону о закупках ученые одного ведомства не могли допустить до своих микроскопов ученых другого - нужно было проводить торги на оказание услуг. Точно так же и генетики не могли добраться до полей "аграриев", чтобы высадить новые сорта. Для любой совместной работы требовалось преодолеть множество бюрократических барьеров, пройти фильтры согласований. И деньги на реализацию совместных проектов в институты, принадлежащие разным академиям. Словом, интеграция - дело длительное и муторное. ФИЦ в корне меняет ситуацию. Это одно юридическое лицо, что сильно облегчит жизнь ученым.

Объединившись, коллектив первого за Уралом ФИЦ насчитывает около тысячи человек, только ученых - свыше четырехсот. Сейчас в распоряжении центра свыше 30 тысяч гектаров земли, сельхозтехника, складские помещения. Это серьезная база для создания, внедрения и масштабирования элитных сортов. Центр уже начал работу по заявленным проектам. Первый - элитное семеноводство, второй - возделывание технической культуры "Мискантус СОРАНовский", которая сравнима с хлопком по содержанию целлюлозы, но не требует больших затрат для выращивания. " Создание ФИЦ не потребовало каких-то особых затрат, а дальнейшее его финансирование будет осуществляться в рамках программы развития", - говорит Сергей Лаврюшев.

Конечно, любая реорганизация встречается людьми с настороженностью. В Новосибирске постарались, чтобы объединение прошло для сотрудников без "шоковой терапии. Напротив, оно должно улучшить качество работы ученых, более широким возможностям и бонусам. Кстати, зарплата сотрудников СибНИИРСа в среднем "подтянулась" до уровня заработной платы специалистов ИЦиГ СО РАН, где она была изначально выше. Такое повышение произошло за счет средств, выделенных ФАНО на создание федеральных научных центров.

Справка "РГ"

Работа по укрупнению институтов выполняется в соответствии с поручением президента РФ от 17 октября 2014 года. ФИЦ формируются вокруг академических институтов мирового уровня. Они должны вести прорывные исследования и разработки в областях, стратегически важных для страны. ФАНО уже запустило 5 пилотных интеграционных проектов. Еще 7 полностью согласованы с Российской академией наук, начнут работать в ближайшее время. Еще 6 проектов поддержаны РАН в целом, но требуют доработки. Всего же до конца года ФАНО вместе с академией планирует запустить 20 интеграционных проектов.