Департамент промышленности инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска провел презентацию разработок новосибирский ученых, посвященных компьютерному моделированию

9 июл 2015 - 16:09

1 июля 2015 года в  пресс-центре ТАСС состоялся круглый стол «Компьютерное моделирование: от гидродинамики до социологии», посвященный современному этапу развития компьютерно-математического моделирования.

Речь шла о методах компьютерно-математического моделирования в таких направлениях, как гидродинамика, биология, экономика, транспортные системы в мегаполисах.

Также предметом обсуждения стало применение моделирования в социологии, в том числе в исследовании закономерностей изменения коллективных свойств больших групп людей, механизмов формирования общественного мнения.

В дискуссии приняли участие директор Института цитологии и генетики СО РАН, доктор биологических наук Николай Колчанов, заведующий лабораторией компьютерной протеомики Института цитологии и генетики СО РАН Владимир Иванисенко, начальник департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска, кандидат физико-математических наук Александр Люлько, заведующий лабораторией моделирования Института теплофизики им. Кутателадзе СО РАН Николай Яворский, врио директора Института гидродинамики им. Лаврентьева СО РАН, доктор физико-математических наук Сергей Головин, старший научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. Трофимука СО РАН Максим Протасов, заместитель директора по общим вопросам, экономике и информационным технологиям Института цитологии и генетики СО РАН Сергей Лаврюшев.

МГУ им. М.В. Ломоносова вошел в пятерку лучших университетов стран БРИКС

9 июл 2015 - 16:07

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова занял четвертую позицию в рейтинге ведущих университетов стран БРИКС по версии QS University Rankings: BRICS 2015, опубликованном 8 июля на сайте рейтингового агентства TopUniversities.

В этом году общий рейтинг расширился в два раза: если в 2014 году QS ранжировал лишь 200 учебных заведений, то сейчас — уже 400. Университеты располагаются в странах БРИКС — Бразилии, России, Индии, Китае и ЮАР. В этом году в первую пятерку вошли следующие учебные заведения: Университет Цинхуа, Пекинский университет, Университет Фудань, МГУ им. М.В. Ломоносова, а также Индийский научный институт в Бангалоре.

Методология рейтинга QS World University Rankings BRICS учитывает особенности развивающихся экономик стран и позволяет сравнивать вузы на равных основаниях. При этом используются восемь показателей, охватывающих четыре ключевые области, которые лежат в основании всех рейтингов QS: исследовательская и учебная деятельность, трудоустройство и уровень интернационализации университета.

Роскосмос: все компоненты топлива для "Протона" Россия производит сама

9 июл 2015 - 16:05

Импортозависимости России от ЕС по ракетному топливу гептил для военных и коммерческих программам не существует, заявили в Роскосмосе.

Ранее в среду ряд СМИ сообщили, что западные санкции, якобы, могут негативно сказаться на российских космических и оборонных проектах, поскольку ракетное топливо гептил для запусков ряда российских ракет-носителей, в том числе и "Протон-М", закупалось в Германии у компании "Кайзер-Треде".

"Никакой импортозависимости России от стран Евросоюза, в частности Германии, в плане закупки ракетного топлива, применяемого при запуске ракет-носителей военного и гражданского назначения у России нет и не было", — заявил РИА Новости официальный представитель "Роскосмоса".

"Все компоненты ракетного топлива для российских ракет-носителей, в том числе и "Протон-М" полностью российского производства. РФ не закупает гептил за рубежом, как сообщил ряд СМИ", — добавил собеседник агентства.

Он подтвердил, что производство несимметричного диметилгидразина (НДМГ) или гептила по-прежнему осуществляется в российском городе Салават на одном из предприятий, принадлежащих в данное время "Газпрому".

Как оценивать результативность работы институтов ФАНО. Частный взгляд участника процесса

С лета 2014 года действует рабочая группа ФАНО по разработке детальных правил проведения оценки результативности научно-исследовательской деятельности научных организаций, вошедших в состав ФАНО после известных событий лета-осени 2013 года. Задача рабочей группы — создать свод правил, согласующихся с общими положениями, уже утвержденными документами правительства РФ, и, несмотря на это, позволяющих проводить оценку осмысленным, с точки зрения работающих в науке людей, образом — то есть учитывая содержаниенаучной и исследовательской работы, а не только комбинации разного рода формальных показателей. В рабочей группе трудится более 20 представителей различных отраслей науки под общим руководством ФАНО. К настоящему времени документация практически полностью готова, во вполне обозримом будущем ожидается ее утверждение. Представляется уместным уже сейчас, перед летними отпусками, рассказать об основных заложенных в нее принципах, чтобы ученые коллеги имели время и возможность обдумать то, что будет происходить, и найти свое место в этом процессе. Вот эти принципы.

  1. Принимается примат экспертной оценки над «нумерологической»: формальные показатели (число статей и/или патентов, объем вырученных от разработок средств, число док-торов наук или аспирантов и многое другое) будут собираться и приниматься во внимание при оценке, но лишь как часть сведений, не-обходимых для профессионального экспертного анализа.
  2. Экспертный анализ может быть профессиональным лишь в том случае, если имеется механизм, позволяющий сопоставить область работы научного коллектива (объекта оценки) и эксперта, призванного эту работу оценивать. Иначе говоря, требуется современный рубрикатор (классификатор) областей научной и научно-технической деятельности. Такой рубрикатор был создан, несколько месяцев продолжалось его публичное обсуждение и согласование с отделениями РАН.
  3. Экспертный анализ нескольких сотен научных организаций, входящих в ФАНО, требует большого количества экспертов, причем крайне существенно, чтобы они пользовались доверием коллег именно как достойные эксперты в своей научной области. Поэтому полный корпус экспертов ФАНО будет сформирован путем обращения к ученым (научно-техническим) советам всех организаций ФАНО с предложением выдвинуть экспертов по каждому из научных направлений данной организации (определенных рубрикатором) и предоставить минимально необходимый набор профессиональных сведений о каждом эксперте.
  4. Сравнительная оценка результативности будет проводиться внутри так называемыхреферентных групп (РГ) научных организаций, которые должны быть сформированы по принципу близости областей их научной деятельности и типов получаемых результатов (фундаментальные исследования, технологические разработки, научно-технические услуги и т. п.). Рабочей группой ФАНО выработаны предложения по формированию РГ.
  5. Для каждой такой референтной группы должен быть сформирован свой экспертныйсовет (ЭС), организующий процедуры оценки каждой входящей в РГ организации. Основная тяжесть работы ложится именно на эти советы. Общий контроль за процессом и утверждение (или требование коррекции) результатов работы ЭС возлагается на единую комиссию по оценке результативности при ФАНО. Комиссия и ЭС действуют в соответствии с детальным общим регламентом оценки.
  6. Каждый ЭС формируется из числа экспертов ФАНО с научными специализациями, отвечающими данной РГ, путем рейтингового голосования среди всех экспертов, принадлежащих этой РГ. Ожидается, что таким образом из общего числа экспертов, относящихся к данной РГ (примерно 50–100), будет отобрано 10–15 членов ЭС.
  7. Для оценки организации ЭС РГ назначает экспертов по каждому на-правлению работы организации (определенному рубрикатором), а также небольшую экспертную группу для обобщения результатов оценки — из числа всех экспертов, относящихся по специальности к данной РГ. Назначение производится по принципу соответствия научных специализаций и с учетом необходимости исключения конфликта интересов; это понятие определено Регламентом весьма конкретно.
  8. При оценке многопрофильных и междисциплинарных организаций неизбежно часть направлений окажется вне компетенции ЭС РГ, к которой отнесена организация. Эксперты по таким направлениям должны назначаться по рекомендации других, профильных советов.
  9. В ряде случаев (низкие формальные показатели организации, несогласие организации с ее оценкой в целом) должна быть реализована более детальная оценка, включающая экспертизу работы каждого подразделения.

В апреле 2015 года начат одновременный опрос представителей всех естественных наук с целью пополнения «Корпуса экспертов». За два года, прошедших после последнего специализированного опроса, существенно пополнился и продолжает пополняться список рекомендателей (известных также как «списки Штерна»)  — сейчас в нем более 7 тыс. человек, и он включает, наряду с работающими в России, также и представителей диаспоры.

В каждую рассылку включается около 500 человек, всего до летних каникул предполагается провести пять рассылок, а затем продолжать опрос осенью. Рассылки формируются в порядке включения рекомендателей в списки. Рекомендации можно дать по почте kor.expert@gmail.com или онлайн, используя полученный код доступа (бессрочный). К сожалению, иногда наши письма не пропускают спам-фильтры.

В мае были также разосланы письма специалистам, уже получившим пять и более рекомендаций коллег, с просьбой о согласии войти в «Корпус экспертов» — он постепенно пополняется.

Обращаем внимание рекомендателей на необходимость очень тщательно определить специализацию — как свою, так и рекомендуемых в эксперты коллег — по Единому научному рубрикатору, который будет использоваться ФАНО. Естественные науки — в разделе А, можно указывать коды и из других разделов.

Рабочая группа проекта «Корпус экспертов»

Все эти принципы заложены в созданных проектах документов, причем пути их реализации детально прописаны. Возможно, предложенная процедура многим покажется слишком сложной, особенно из-за некоторых ее витков, вынужденно введенных для соблюдения утвержденных Минобрнауки общих правил оценки. Она может также вызвать раздражение необходимостью представить содержательные сведения для экспертной оценки («еще бумаги… опять бумаги»). Однако следует понимать, что в отсутствие такой четко фиксированной экспертной процедуры оценка научных организаций будет развиваться по сценарию арифметического подсчета формальных показателей, что наверняка не оставит камня на камне от многих еще сохранившихся научных коллективов. Следует также иметь в виду, что привычно-упрощенная организация оценки узким кругом научных администраторов оказалась бы, как это обычно и бывало ранее, лишь имитацией экспертизы.

Соображения по поводу экспертной оценки, использованные при работе над документацией, основаны на восьмилетнем опыте функционирования инициативного проекта «Корпус экспертов по естественным наукам». Именно на основе данных этого проекта удалось составить первичную версию рубрикатора, оценить различия в публикационной активности и цитировании для разных научных направлений (а не просто для областей знания), представить себе, как на практике может работать процедура выдвижения экспертов и что требуется от регламента экспертизы. Позднее удалось найти коллег из других областей науки (гуманитариев, инженеров, медиков), которые помогли учесть специфику своих областей.

Сложно предсказать, как будет развиваться процесс оценки и в какой степени удастся соблюдать регламент, даже если он будет утвержден без искажений. Но в значительной степени это зависит сейчас от самого «объекта оценки», то есть от всех нас. Прежде всего — и лучше заранее — в каждой научной организации нужно однозначно определить все основные и дополнительные научные направления по рубрикатору, чтобы не оказаться в референтной группе, не соответствующей реальной деятельности организации. Затем необходимо продумать список коллег, которые будут предложены ученым советом как эксперты по всем направлениям работы института. Следует иметь в виду, что в составе каждого ЭС должна быть определенная доля специалистов, работающих вне институтов ФАНО. Поэтому существенно, чтобы ученые советы рекомендовали как экспертов не только сотрудников институтов ФАНО: почти всегда можно отыскать подходящих по профилю и научно авторитетных коллег из вузов или НИИ или же из числа коллег, работающих в настоящее время вне Российской Федерации.

Сибирские ученые переведут космонавтов на улиточное меню

Сотрудники красноярского Института биофизики предложили включить в рацион космических путешественников африканских улиток Achatina fulica. Статья о результатах исследования сибирских ученых на эту тему опубликована в научном сборнике СФУ.

В ней специалисты отмечают, что около 500 граммов мяса улиток в сутки (на каждого члена экипажа) помогут восполнить потребность человека в белке. Кроме того, ценность моллюсков в том, что они способны перерабатывать пищевые отходы. Например, картофельные очистки.

То есть, что самое главное, как отмечают красноярские ученые, система жизнеобеспечения, в состав которой входят улитки, становится практически замкнутой, благодаря чему ее продовольственная независимость увеличивается до 97 процентов.

Ученые выполнили расчеты скорости роста улиток (она оказалась достаточно высокой), а также оценили их питательную ценность, попробовав выращенных в лаборатории моллюсков, пишет "Интерфакс"

По словам старшего научного сотрудника лаборатории Института биофизики СО РАН Николая Мануковского, мясо брюхоногих напоминает по вкусу печень. Кроме того, в нем весьма скромный процент жира - всего шесть процентов от общей массы.

Как отметили в сибирском Институте биофизики, работы по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения, которые должны стать основой для работы постоянных станций на Луне и в перспективе на других планетах, ведутся в учреждении с 1970-х годов.

Валерий Бухтияров стал директором Института катализа

7 июл 2015 - 11:49

Новым директором Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН стал член-корреспондент РАН Валерий Иванович Бухтияров, также занимающий должность главного ученого секретаря Сибирского отделения РАН, сообщает «Наука в Сибири».

На этой должности он сменил академика Валентина Пармона, который руководил институтом с 1997 года.

Валерий Бухтияров – специалист в области физико-химии поверхности, гетерогенного катализа и функциональных наноматериалов, автор и соавтор 197 научных работ. В Институте катализа работает с 1983 года.

Сибирские и японские ученые исследуют новый препарат против рака и вирусов

7 июл 2015 - 11:47

Японская фармацевтическая компания Takeda будет вести совместные разработки со специалистами новосибирских институтов СО РАН. Одна из них посвящена исследованию потенциала нового препарата против рака и вирусных заболеваний, сообщает в понедельник пресс-служба российского представительства компании.

"Развивая этот проект в партнерстве с Takeda, мы получаем возможность провести запланированные исследования в короткие сроки и использовать самые современные методические подходы и технологии", - цитирует пресс- служба директора Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН, академика Валентина Власова.

Он уточнил, что предварительные исследования "позволяют надеяться на создание инновационного препарата для терапии опухолевых и, возможно, вирусных заболеваний".

Исследования будут проводиться на базе научно- исследовательского центра "Шонан" компании Takeda в Японии. Специалистам предстоит оценить потенциал ранее полученных учеными ИХБФМ результатов и выработать новую стратегию лечения онкологических и вирусных заболеваний, а также иммунодефицитных состояний.

Еще один совместный проект Takeda будет вести с Институтом цитологии и генетики СО РАН. "Сотрудничество с Федеральным исследовательским центром позволит японским ученым использовать уникальные методы анализа биомедицинских данных, разработанные институтом, для оптимизации собственных научно-исследовательских разработок компании", - отметили в пресс-службе.

В 2014 году СО РАН подписало с Takeda соглашение о сотрудничестве. Оно предполагает, в частности, проведение совместных исследований в области стволовых клеток и процессов протекания различных болезней.

Takeda - крупнейшая фармацевтическая компания Японии и один из лидеров мирового рынка фармацевтики, имеет представительства в 70 странах мира. Основной сферой деятельности компании является разработка и производство препаратов против заболеваний центральной нервной системы, пищеварительной системы, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

Рогозин рассказал в Иркутске о создании нового самолета совместно с Китаем

7 июл 2015 - 11:44

Зампред правительства РФ Дмитрий Рогозин показал в Иркутске вице-премьеру госсовета КНР Ван Яну, с какими технологиями Россия войдет в совместный с Китаем проект по созданию нового самолета. Чиновники вместе посетили Иркутский авиационный завод.

Об этом Рогозин заявил на встрече сопредседателей российско-китайской комиссии по подготовке регулярных встреч глав правительств. «Сегодня мы с вами, господин Ван Ян, посетили Иркутский авиационный завод, и вы увидели, как на финишную прямую выходит сборка новейшего российского среднемагистрального самолета МС-21, он будет называться у нас Як-242. Думаю, что это была полезная поездка: вы увидели, на основе каких технологий российская сторона готова войти в проект по созданию широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета», — цитирует Рогозина ТАСС. 

Открывая встречу, вице-премьер добавил, что Россия и Китай обсудят конкретные меры по стимулированию двустороннего товарооборота.

«Мы отмечаем укрепление стабилизирующей роли нашего стратегического партнерства в мировых делах, — сказал Рогозин. — Для нас углубление многоплановых связей с дружественным Китаем — это безусловный внешнеполитический приоритет». 

Зампред правительства России подчеркнул, что курс на Китай носит устойчивый характер, так как отвечает интересам народов РФ и КНР.

«Создание квантового компьютера становится инженерной задачей»

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.

Александр Асеев: Наука выживет, несмотря ни на какие реформы, потому что думать не запретишь

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.

Страницы

Подписка на АКАДЕМГОРОДОК RSS