Sisällysluettelo:

Venäjän tieteellisen keskuksen tavoitteet ja tavoitteet kvanttitietokoneella ja biosensoreilla
Venäjän tieteellisen keskuksen tavoitteet ja tavoitteet kvanttitietokoneella ja biosensoreilla

Video: Venäjän tieteellisen keskuksen tavoitteet ja tavoitteet kvanttitietokoneella ja biosensoreilla

Video: Venäjän tieteellisen keskuksen tavoitteet ja tavoitteet kvanttitietokoneella ja biosensoreilla
Video: Sydney, Australia Walking Tour - 4K60fps with Captions - Prowalk Tours 2024, Maaliskuu
Anonim

Kvanttitietokoneiden tulo antaa ihmiskunnalle mahdollisuuden luoda uudentyyppisiä polttoaineita ja tehdä läpimurto lääketieteessä. Tämän mielipiteen jakaa Moskovan valtion teknisen yliopiston tieteellisen keskuksen "Functional Micro / Nanosystems" johtaja. N. E. Bauman Ilja Rodionov. Hänen mukaansa yksi hänen johtaman laboratorion päätehtävistä on kvanttilaskennan laitteiden kehittäminen. RT:n haastattelussa tiedemies puhui myös biosensorien kehittämisestä ihmisen tilan diagnosoimiseksi reaaliajassa.

Miten keskuksesi luotiin, mikä se on?

- Keskus perustettiin ei niin kauan sitten, viisi vuotta sitten. Sen luomisidea perustuu uusiin fyysisiin periaatteisiin perustuvien laitteiden kehittämiseen. Halusimme luoda teknologioita, joita ei vielä ole maailmassa ja jotka hyödyttävät ihmisiä.

11 maailman johtavaa yritystä oli mukana keskuksen luomisessa, mikä mahdollisti tarvittavan infrastruktuurin ja parhaan laitteiston tarjoamisen. Projekti toteutettiin nopeasti, vain vuodessa. Kolme kuukautta myöhemmin aloimme kehittää teknisiä ratkaisuja, joiden pohjalta kaikki keskuksen laitteet luodaan tänään.

Keskus perustuu "puhdas huoneeseen" - teollisuustilaan, jossa säädellään kosteutta, lämpötilaa ja hiukkasten määrää ilmassa. Nämä parametrit ovat erittäin tärkeitä, koska työskentelemme erittäin pienten rakenteiden kanssa, kooltaan noin 10 nanometriä, jotka ovat tuhannesosia hiuksen halkaisijasta.

Teet tutkimusta uuden sukupolven laitteiden elementtipohjan kehittämisestä: kvanttitietokoneista biologisiin sensoreihin. Mitä onnistuit tekemään?

- Nostaisin esiin kolme keskeistä aluetta, joilla tuloksemme ovat saavuttaneet maailmantason ja paikoin jopa ylittäneet sen. Keskus on johtava teknologiaurakoitsija kahdessa Venäjän suurimmassa kvanttilaskentaprojektissa. Jokainen niistä kehittää oman elementtipohjansa: nanofotoniikan periaatteisiin pohjautuvia fotonisia siruja ja suprajohtimiin perustuvia kubittipiirejä.

Kaikki Venäjän johtavat kvanttilaskentaa käsittelevät laboratoriot käyttävät sirujamme. Yksittäisillä parametreilla laitteidemme toiminnalliset elementit osoittavat maailman tason ylittäviä tuloksia.

Toinen alue on biotekniikka. Niin kutsuttujen laboratorioiden luomiseksi sirulle on kehitetty useita teknologioita. Tämä on suunta, joka auttaa pelastamaan ihmishenkiä tulevaisuudessa. Kehitämme kannettavia laitteita, jotka pystyvät diagnosoimaan henkilön tilan reaaliajassa ja toteuttamaan jopa terapeuttisen vaikutuksen.

Kolmanneksi tärkein alue on anturianturien ja säteilylähteiden kehittäminen. Viimeisen kolmen vuoden aikana olemme tehneet useita maailmanennätyksiä kerralla, luoneet biologisia antureita, jotka ovat ennätysherkkiä erityisen tärkeille merkkiaineille. Jotkut näistä antureista voivat havaita jopa kolme ainehiukkasta biljoonaa ainehiukkasta kohden, johon ne ovat liuenneet. Tällaisia laitteita ei nykyään ole maailmassa.

Yhdessä amerikkalaisten kumppaneidemme kanssa valmistamme rakenteita, joihin luodaan yksifotonilähteitä. Nämä ovat laitteita, joita käytetään biologiassa, kvanttilaskennassa ja viestinnässä.

Miten työ opiskelijoiden kanssa on järjestetty keskustassa? Saatko kaikki vai vain parhaat parhaista ja tiettyä projektia varten?

- Parhaista parhaat tulevat tänne, eikä vain yliopistostamme. Yli 90 % Baumankan opiskelijoista ja valmistuneista sekä Moskovan valtionyliopiston ja Phystechin tyypit työskentelevät keskustassa. Olemme avoimia kaikkien yliopistojen opiskelijoille ja valmistuneille. Muuten, sanon usein: "Kaverit, meillä ei ole täällä opiskelijoita." Tämä tarkoittaa vain yhtä asiaa - jokainen tänne saapuva työskentelee välittömästi käytännön ongelmien kanssa. Venäläisen opetusmenetelmän perusta, josta Baumanka on kuuluisa, on opetus todellisista "taistelutehtävistä". Jokainen opiskelija on työntekijämme.

Jokaisella on käytettävissään laitteet ja materiaalit, voiko he tehdä jotain omaa?

- Yksittäiset laitteet "puhdashuoneen" sisällä maksavat 2-3 miljoonaa euroa, joten kaikilla ei tietenkään ole pääsyä. Ennen kuin voit työskennellä itsenäisesti tällaisten laitteiden parissa, sinun on käytävä läpi monivaiheinen koulutusjärjestelmä. Ensimmäinen koe on koe "puhtaiden huoneiden" käyttäytymis- ja työskentelysääntöjen tuntemisesta.

Yksittäiset laitteet "puhdashuoneessa" maksavat 2-3 miljoonaa euroa
Yksittäiset laitteet "puhdashuoneessa" maksavat 2-3 miljoonaa euroa

Sitten pojat käyvät läpi useita koulutusvaiheita ulkomailla - joko laitevalmistajalta tai meille ystävällisissä laboratorioissa. He opiskelevat pitkään - päästäksesi käsiksi yksittäisiin laitteisiin, sinun on opiskeltava noin vuoden ajan.

Mainitsit, että keskuksessasi tehtyjä siruja käytetään kaikissa Venäjän johtavissa kvanttilaskentaa harjoittavissa laboratorioissa. Miten kehitystyösi auttaa luomaan kvanttitietokoneen todellisen fyysisen laitteen muodossa?

- Kvanttitietokoneen rakentaminen on erittäin vaikea tehtävä. Integroitujen laitteiden, prosessorisirujen kehittäminen on vain osa globaalia kvanttiprojektia. Se sisältää myös monimutkaisimmat algoritmit, erikoisohjelmistojen luomisen, kokeelliset kryogeeniset asennukset.

Suuri joukko ammattilaisia eri yliopistoista ja tutkimusryhmistä työskentelee parhaillaan asetettujen tavoitteiden ratkaisemiseksi. Tehtävämme on tarjota kollegoillemme laadukas elementtikanta, joka toimii pohjana venäläiselle kvanttitietokoneelle.

Milloin ja missä arvelet ensimmäisen aidon toimivan universaalin kvanttitietokoneen ilmestyvän? Miksi sen kehittäminen on tärkeää?

- On vaikea ennustaa, missä ja milloin kvanttitietokone luodaan. Asiantuntijat maailman johtavista laboratorioista ja yrityksistä kutsuvat termejä 5-20 vuoden ajalle. Keskuksessamme on nuoria työntekijöitä, mutta olemme raittiita ennusteissamme. Jopa 15-20 vuotta on hyvin lähellä aikaa. Kvanttitietokoneen tarjoamat mahdollisuudet ovat loputtomat, ne muuttavat täysin ihmiskunnan elämän. Alkaen lääkkeistä, lääketieteellisistä laitteista ja päättyen uuteen energiaan, uusiin materiaaleihin.

Kvanttitietokoneen kehittäminen voi kestää jopa 20 vuotta tai enemmän
Kvanttitietokoneen kehittäminen voi kestää jopa 20 vuotta tai enemmän

On mahdollista, että voimme vihdoin voittaa syövän. Suuri määrä sovellusalueita vaatii erittäin nopeaa laskentaa ja kvanttijärjestelmien simulointia, mikä mahdollistaa kvanttiprosessorin valmistamisen. Tämä on ihmiskunnan suuri saavutus, josta tulee epäilemättä todellisuutta. Ja toivon, että se tapahtuu täällä.

Puhuit biosensoreiden luomisesta ja teknologian kehittämisestä niiden materiaalien luomiseksi. Onko olemassa toimivia prototyyppejä, lupaavia kehityshankkeita, joista voit puhua?

- Ylpeytemme on uusi lähestymistapa epitaksiaalisten materiaalien luomiseen (materiaalit, joissa on täydellinen kidehila. - RT). Aikaisemmin ne tehtiin erittäin kalliilla menetelmillä. Tiimimme onnistui kehittämään suhteellisen halvan teknologian, jonka patentoimme Venäjän federaatiossa, ja nyt myönnämme kansainvälistä patenttia.

Opimme luomaan epitaksiaalista hopeaa, jonka parissa tiedemiehet ympäri maailmaa ovat työskennelleet tuloksetta viimeiset 60 vuotta. Hopean pohjalta on luotu useita ainutlaatuisia plasmonisia laitteita: säteilylähde, ennätysherkkyysanturi, biologisten merkkiaineiden ilmaisimet sydän- ja verisuonitautien määrittämiseen.

Samaa tekniikkaa voidaan soveltaa muihin biosensoriikan ja yksifotonilähteiden metalleihin. Esimerkiksi epitaksiaaliseen alumiiniin perustuen valmistamme suprajohtavia kubitteja. Ratkaisumme osoittautui todella universaaliksi.

Kerro meille nanofotoniikan roolista ja merkityksestä. Miksi Venäjän on kehitettävä tätä suuntaa?

- Elektroniikka on kehittynyt erittäin nopeasti viime vuosikymmeninä. Näiden laitteiden kantajat ovat elektroneja. Mutta elektroni on luonnostaan rajoitettu. Fotoniikka puolestaan antaa meille mahdollisuuden työskennellä toisen tiedon välittäjän - fotonin, jota voidaan ohjata - kanssa.

Valo on nopein meillä. Täydellisiä kantajia ihmiskunta ei vielä tunne. Siksi pidämme kaikkea nanofotoniikkaan liittyvää erittäin lupaavana. Nämä ovat uudentyyppisiä laskentalaitteita, uusia biologisia laitteita, monia sovellettavia suuntia.

Mainitsit jo "laboratorion sirulla". Mikä se on, miten sitä voidaan soveltaa vai onko sitä jo käytössä?

- "Laboratorio sirulla" - yritys muuttaa biolääketieteellisten analyysien alan työn perustaa. Esimerkiksi verikokeen saamiseksi tänään menemme laboratorioon ja otamme näytteen. Sitten jonkin aikaa - useita tunteja tai useita päiviä - odotamme tulosta. Joten "sirun laboratoriossa" näytteiden käsittely siirtyy mikrometritasolle, mikromittakaavaan. Tämän avulla voit nopeuttaa radikaalisti kaikkia prosesseja.

Tilamme on mahdollista arvioida reaaliajassa. Kannamme taskuissamme jonkinlaista laitetta, joka sanoo, että kaikki on hyvin. Tai esimerkiksi kolesterolitason ylittyminen tai muu tärkeä indikaattori.

Mitä vempaimia henkilö tulee käyttämään lähitulevaisuudessa? Mikä korvaa nykyiset "älykellot"?

- Jos kuvittelemme, että on luotu kvanttitietokone ja "laboratorio sirulla" -tyyppisiä laitteita, joissa on "on-board" fotoniikkalaitteita, joiden kanssa työskentelemme aktiivisesti, niin "älykellomme" voidaan muuttaa toimiva datakeskus, jonka teho on suurempi kuin mikään supertietokone maan päällä tällä hetkellä. Ja tämä on vasta alkua.

Kvanttitietokoneen avulla voidaan laskea aineita, joilla on ennalta määrätyt ominaisuudet ja luoda uusia polttoainelähteitä
Kvanttitietokoneen avulla voidaan laskea aineita, joilla on ennalta määrätyt ominaisuudet ja luoda uusia polttoainelähteitä

Miksi autot eivät lennä? Koska meillä ei ole polttoainelähdettä, jonka avulla voisimme pitää moottorit käynnissä pitkään. Pystysuuntainen lentoonlähtösuihku on olemassa, ja tällainen moottori voitaisiin laittaa autoon. Tämä vaatii kuitenkin koko tankin polttoainetta.

Kvanttitietokoneen avulla voidaan laskea aineita, joilla on ennalta määrätyt ominaisuudet ja luoda uusia polttoainelähteitä. Niiden asioiden myötä, joita teemme tänään keskustassa, tulee paljon uutta teknologiaa, ja kaikki nämä upeat Star Wars -elokuvat ovat lähellä todellisuutta jonkin ajan kuluttua.

Suositeltava: