Три новые лаборатории, оснащенные передовым оборудованием для исследований в области квантовой физики и квантовых технологий, открыты в Российском квантовом центре. Результатов работы от подобных лабораторий можно ждать в течение более-менее длительного срока, но без их поддержки и развития движение вперед невозможно. Sk.ru выяснил, какая работа проводится в РКЦ сейчас и какое влияние она окажет на развитие технологий в будущем.
«Сегодня здесь, в одном здании, собрались известнейшие ученые со всего мира. Это говорит о том, что Российский квантовый центр вышел на международный уровень центров развития науки и технологий. Я думаю, все развивается правильным путем. У нас есть много талантливых молодых исследователей, великолепная научная группа, которая занимается разработками. В имеющихся лабораториях Центра уже проводились важные исследования, и открытие новых площадок нужно для того, чтобы продолжать текущие и начинать новые проекты. Я думаю, это поспособствует росту общего уровня проектов здесь, что будет иметь значение и для технологического развития общества в целом» Профессор физики в Гарвардском университете, содиректор Гарвардского Центра квантовой оптики, член Исполнительного комитета Российского квантового центра, автор пионерских исследований в области охлаждения атомов и молекул Джон Дойл
«Сегодня здесь, в одном здании, собрались известнейшие ученые со всего мира. Это говорит о том, что Российский квантовый центр вышел на международный уровень центров развития науки и технологий. Я думаю, все развивается правильным путем. У нас есть много талантливых молодых исследователей, великолепная научная группа, которая занимается разработками. В имеющихся лабораториях Центра уже проводились важные исследования, и открытие новых площадок нужно для того, чтобы продолжать текущие и начинать новые проекты. Я думаю, это поспособствует росту общего уровня проектов здесь, что будет иметь значение и для технологического развития общества в целом»
Профессор физики в Гарвардском университете, содиректор Гарвардского Центра квантовой оптики, член Исполнительного комитета Российского квантового центра, автор пионерских исследований в области охлаждения атомов и молекул Джон Дойл
Джон Дойл. Фото: Sk.ru
По словам Джона Дойла, на сегодняшний день у Центра нет всех ресурсов, которые ему необходимы, но со временем руководство РКЦ надеется их получить — и на государственном уровне, и на уровне коммерческих компаний. В перспективе он надеется на развитие деятельности Центра. «Мы в самом начале пути. Очень хочется увидеть новые отстроенные и оборудованные лаборатории — сейчас у нас имеется лишь половина из необходимых помещений и оборудования, и я надеюсь, что мы сможем довести начатое до конца. Мы хотим увеличить число исследователей, работающих в Центре — я думаю, в ближайшее время нам понадобится еще десять или 20 человек. В ближайшие годы для работы понадобится больше места, а значит, мы задействуем не только площадку технопарка «Сколково», но и другие площадки, где откроем подобные лаборатории».
«Мы находимся на пороге второй квантовой эволюции, когда мы не просто учимся делать устройства, основанные на квантовой физике, а разрабатываем устройства, с помощью которых можно управлять сложными квантовыми системами на уровне их индивидуальных компонентов. Конечно, это непросто — нужна филигранная точность, чтобы научиться взаимодействовать с квантовыми системами и квантовыми состояниями, не нарушая их. И мы постепенно учимся это делать» Александр Львовский, профессор факультета физики университета Калгари, руководитель научной группы лаборатории квантовой оптики и член научного совета Российского квантового центра, редактор научного журнала Optics Express.
«Мы находимся на пороге второй квантовой эволюции, когда мы не просто учимся делать устройства, основанные на квантовой физике, а разрабатываем устройства, с помощью которых можно управлять сложными квантовыми системами на уровне их индивидуальных компонентов. Конечно, это непросто — нужна филигранная точность, чтобы научиться взаимодействовать с квантовыми системами и квантовыми состояниями, не нарушая их. И мы постепенно учимся это делать»
Александр Львовский, профессор факультета физики университета Калгари, руководитель научной группы лаборатории квантовой оптики и член научного совета Российского квантового центра, редактор научного журнала Optics Express.
Александр Львовский. Фото: Sk.ru
В лаборатории квантовой оптики РКЦ сейчас ведется работа со светом — изучаются его квантовые состояния. «Почему мы выбрали именно свет? Во-первых, конечно же, мы немного умеем с ним работать. Но есть и более важная причина: свет является практически единственным квантовым агентом коммуникаций. Допустим, мы построили квантовый компьютер. Сам по себе он довольно бесполезен — польза компьютера начинается, когда он становится частью сети. Единственный способ передавать квантовую информацию — свет. Именно поэтому, вне зависимости от того, какая квантовая технология в будущем окажется самой перспективной, развивать работу со светом необходимо», — рассказал Александр Львовский.
Есть пять конкретных задач, которые нужно решить, чтобы овладеть квантовой технологий света: создание, манипуляция, измерение квантовых состояний света, квантовая память для света и приведение фотонов во взаимодействие друг с другом.
«У нас есть как фундаментальные, так и прикладные проекты. К последним — над которым мы работаем сейчас и собираемся получить результаты в довольно короткий промежуток времени — относится квантовый генератор случайных чисел. Устройство очень важное и используемое во многих областях. Также мы создаем детектор, который позволяет увидеть электромагнитные оптические поля с точностью меньше, чем один фотон. Устройство довольно недорогое, и применять его можно не только в квантовых технологиях, но и в химии, биологии и т.д. Детекторы света, источники света и многие другие вещи лежат в поле наших исследований».
Рабочее место для исследований в области квантовой оптики — уникальная установка, собранная в лаборатории РКЦ. Оптический стол работает как конструктор — его можно собирать и дополнять в зависимости от нужд. Стол имеет внушительный вид, при этом и массивная металлическая плита расположена на воздушной подушке, благодаря чему поверхность нечувствительна к вибрациям пола. Многие детали установки боятся малейших колебаний, поэтому защищены специальным образом.
В данный момент в лаборатории работает четыре сотрудника. «За год построили эту установку — это был своего рода эксперимент, чтобы понять, можно ли делать науку в России. Оказывается — можно. Все получается. Так что мы хотим расширить лабораторию — взять новых сотрудников, чтобы начать новый эксперимент, который будет иметь прикладное значение. Это будет эксперимент по созданию генератора одиночных фотонов. Задача очень непростая — до сих пор в мире не умеют генерировать фотоны с высокой эффективностью и высокого качества. Надеемся, что источник, который мы сделаем здесь, будет намного лучше того, что сейчас существует в мире», — рассказал Александр Львовский.
«РКЦ — это первый реальный научный проект во всем «Сколково». Первые научные результаты уже есть, но некоторые из них имеют еще и практическую составляющую. Некоторые результаты, полученные в РКЦ, просто удивительны» Профессор физики Гарвардского университета, содиректор Гарвардского центра квантовой физики и Центра ультрахолодных атомов Гарварда Михаил Лукин
«РКЦ — это первый реальный научный проект во всем «Сколково». Первые научные результаты уже есть, но некоторые из них имеют еще и практическую составляющую. Некоторые результаты, полученные в РКЦ, просто удивительны»
Профессор физики Гарвардского университета, содиректор Гарвардского центра квантовой физики и Центра ультрахолодных атомов Гарварда Михаил Лукин
Михаил Лукин. Фото: Sk.ru
Для описания сегодняшнего РКЦ Михаил Лукин выбрал весьма поэтичное сравнение: «Когда ракету запускают, она выходит в космос, после чего ее нужно повернуть к звездам. РКЦ запущен, теперь необходимо проложить путь к звездам: масштабировать проекты, поддерживать лаборатории, привлекать новых исследователей. У всего этого должна быть долгосрочная перспектива».
К успехам РКЦ Михаил Лукин относит интеграцию в международную научную среду, курс на которую был положен с самого начала деятельности Центра. «Главное — что многие из лидеров области согласились помогать Центру, его развития. Это показатель того, что международное научное сообщество готово поддерживать работу Центра и содействовать исследованиям, которые тут проводятся».
Сотрудничество с РКЦ Михаил Лукин назвал «легким и приятным»: «Группы, работающие в Центре, ведут реальную научную деятельность на высоком уровне, и все сотрудничество возникает абсолютно естественно. Моя группа ведет здесь несколько проектов. Думаю, в перспективе, если рабочие группы будут взаимодействовать, привлекать новых звезд мирового уровня. Квантовый центр не может работать в вакууме — взаимодействие с научным сообществом и другими организациями необходимо».
Квантовые технологии способны поменять мир, уверен Михаил Лукин. Они повлекут за собой фундаментальные изменения во многих областях — от информатики и энергетики до медицины и транспорта. Открытия в этой области способны оказать на цивилизацию такое влияние, как, например, появление компьютера.
Исследования в РКЦ нужно продолжать, а сам Центр выводить на следующий уровень развития. Для этого необходима постоянная работа, поддержка Центра на всех уровнях и привлечение новых имен из научного сообщества.
«Главное — это люди. Чтобы их заинтересовать, и «Сколково», и РКЦ придется поработать. Это рынок с высокой конкуренцией. Что привлекает людей в Гарвард? Коллеги, студенты и активная научная среда. Если такая среда будет создана здесь, людям будет интересно, и они приедут», — уверен Михаил Лукин.
«Желание сотрудничать с нашей группой уже выразили ряд известнейших международных научных групп, а с некоторыми учеными из университетов Австрии, Германии, Франции, Швейцарии, Испании, Великобритании, США работа уже ведется. Это действительно мощная международная научная коллаборация, в которую входят различные ученые, обладающие своими уникальными технологиями» Профессор физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, профессор Texas A&M University, член управляющего комитета и руководитель группы фотоники РКЦ Алексей Желтиков
«Желание сотрудничать с нашей группой уже выразили ряд известнейших международных научных групп, а с некоторыми учеными из университетов Австрии, Германии, Франции, Швейцарии, Испании, Великобритании, США работа уже ведется. Это действительно мощная международная научная коллаборация, в которую входят различные ученые, обладающие своими уникальными технологиями»
Профессор физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, профессор Texas A&M University, член управляющего комитета и руководитель группы фотоники РКЦ Алексей Желтиков
Алексей Желтиков. Фото: Sk.ru
Группа Алексея Желтикова создала уникальный лазерный источник, который позволяет получать импульс очень короткой длительности на необычной длине волны — 4 микрона, что открывает возможность исследовать совершенно новые режимы взаимодействия излучения с веществом. «Результат, который мы получили, нас на данном этапе радует», — рассказал о своем проекте Алексей Желтиков.
Над собственной лазерной системой группа Алексея Желтикова работает около пяти лет, а работы на территории РКЦ начались всего полтора года назад. «На тот момент комната была совсем не готова к работе научной лаборатории. Но около года назад мы начали здесь ремонт и подготовку составляющих для научной, исследовательской части. Получили и установили столы, разработали защитную систему. Лазер достаточно мощный, поэтому потребовалась защита, в том числе, чтобы обеспечить безопасность сотрудникам и посетителям лаборатории. На сегодняшний день система полностью собрана и функционирует».
Это единственный научный проект, выполняющийся в лаборатории фотоники РКЦ, но прикладных задач у проекта множество, отметил Алексей Желтиков.
Заместитель министра связи и массовых коммуникаций России Марк Шмулевич, присутствовавший на церемонии открытия новых лабораторий в РКЦ, отметил, что развитие Российского квантового центра имеет огромное значение, и особо подчеркнул значимость междисциплинарных исследований.
Марк Шмулевич. Фото: Sk.ru
«Как когда-то электричество было инновацией само по себе, а затем проникло во все сферы жизни и все технологические области, квантовые технологии в перспективе нескольких десятков лет станут применяться в большом числе областей, где сегодня и не мыслятся. Квантовый центр создает в России задел на будущее, проводит исследования, которые пригодятся для различных отраслей экономики через какое-то время» Заместитель министра связи и массовых коммуникаций России Марк Шмулевич
«Как когда-то электричество было инновацией само по себе, а затем проникло во все сферы жизни и все технологические области, квантовые технологии в перспективе нескольких десятков лет станут применяться в большом числе областей, где сегодня и не мыслятся. Квантовый центр создает в России задел на будущее, проводит исследования, которые пригодятся для различных отраслей экономики через какое-то время»
Заместитель министра связи и массовых коммуникаций России Марк Шмулевич
Российский квантовый центр — международная научно-исследовательская организация, занимающаяся исследованиями в области квантовой физики, в органы управления которой входят лучшие ученые физики со всего мира, в том числе Нобелевские лауреаты, а также бизнесмены, специализирующиеся на инвестициях в научных областях. Ожидается, что результатами деятельности РКЦ станут безопасные сети передачи данных, создание новых материалов с заданными свойствами, субмикронные оптические транзисторы и высокочастотная оптическая электроника, новые системы для сверхчувствительной томографии головного мозга, компактные и точные часы для систем навигации.