Sisukord:

Venemaa teaduskeskuse eesmärgid ja eesmärgid kvantarvuti ja biosensorite abil
Venemaa teaduskeskuse eesmärgid ja eesmärgid kvantarvuti ja biosensorite abil

Video: Venemaa teaduskeskuse eesmärgid ja eesmärgid kvantarvuti ja biosensorite abil

Video: Venemaa teaduskeskuse eesmärgid ja eesmärgid kvantarvuti ja biosensorite abil
Video: Miks tüdrukutele ei meeldi HEAD POISID? 2024, Märts
Anonim

Kvantarvutite tulek võimaldab inimkonnal luua uut tüüpi kütust ja teha läbimurre meditsiinis. Seda arvamust jagab Moskva Riikliku Tehnikaülikooli teaduskeskuse "Funktsionaalsed mikro-/nanosüsteemid" direktor. N. E. Bauman Ilja Rodionov. Tema sõnul on tema juhitava labori üks peamisi ülesandeid kvantarvutamiseks mõeldud seadmete arendamine. Intervjuus RT-le rääkis teadlane ka biosensorite arendamisest inimese seisundi reaalajas diagnoosimiseks.

Kuidas teie keskus loodi, mis see on?

- Keskus loodi mitte nii kaua aega tagasi, viis aastat tagasi. Selle loomise idee põhineb uutel füüsilistel põhimõtetel põhinevate seadmete arendamisel. Tahtsime luua tehnoloogiaid, mida maailmas veel ei eksisteeri ja mis toovad inimestele kasu.

Keskuse loomisesse kaasati 11 juhtivat maailma ettevõtet, mis võimaldas tagada vajaliku infrastruktuuri ja parima varustuse. Projekt viidi ellu kiiresti, vaid ühe aastaga. Kolm kuud hiljem hakkasime välja töötama tehnoloogilisi lahendusi, mille baasil luuakse täna kõik keskuses olevad seadmed.

Keskus põhineb "puhtal ruumil" - tööstuslikul ruumil, kus kontrollitakse õhuniiskust, temperatuuri ja osakeste hulka õhus. Need parameetrid on kriitilise tähtsusega, kuna töötame väga väikeste struktuuridega, mille suurus on umbes 10 nanomeetrit, mis on tuhandeid juuksekarva läbimõõdust.

Te viite läbi uuringuid uue põlvkonna seadmete elemendibaasi arendamiseks: alates kvantarvutitest kuni bioloogiliste anduriteni. Millega sa hakkama said?

- Tooksin välja kolm võtmevaldkonda, milles meie tulemused on jõudnud maailmatasemele ja kohati isegi ületanud seda. Keskus on juhtiv tehnoloogiline töövõtja kahes suurimas projektis Venemaal kvantarvutite valdkonnas. Igaüks neist arendab välja oma elemendibaasi: nanofotoonika põhimõtetel põhinevad fotoonkiibid ja ülijuhtidel põhinevad kubitiahelad.

Kõik Venemaa juhtivad kvantarvutiga tegelevad laborid kasutavad meie kiipe. Üksikute parameetrite osas näitavad meie seadmete funktsionaalsed elemendid tulemusi, mis ületavad maailmataseme.

Teine valdkond on biotehnoloogia. Nn laborite loomiseks kiibil on välja töötatud mitmeid tehnoloogiaid. See on suund, mis aitab tulevikus elusid päästa. Arendame välja kaasaskantavaid seadmeid, mis suudaksid inimese seisundit reaalajas diagnoosida ja isegi ravitoimet läbi viia.

Kolmas olulisem valdkond on sensorandurite ja kiirgusallikate arendamine. Viimase kolme aasta jooksul oleme püstitanud mitu maailmarekordit korraga, loonud rekordilise tundlikkusega bioloogilisi andureid eriti oluliste markerite suhtes. Mõned neist anduritest suudavad tuvastada kuni kolm aineosakest triljoni aineosakese kohta, milles nad on lahustunud. Tänapäeval selliseid seadmeid maailmas pole.

Koos oma Ameerika partneritega valmistame struktuure, millele luuakse ühefootonilised allikad. Need on seadmed, mida kasutatakse bioloogias, kvantarvutuses ja sides.

Kuidas on keskuses korraldatud töö õpilastega? Kas saate kõik või ainult parimast parima ja konkreetse projekti jaoks?

- Siia jõuavad parimatest parimad ja mitte ainult meie ülikoolist. Keskuses töötab enam kui 90% Baumanka üliõpilastest ja lõpetajatest, aga ka Moskva Riikliku Ülikooli ja Phystechi poisid. Oleme avatud kõikide ülikoolide üliõpilastele ja lõpetajatele. Muide, ma ütlen sageli: "Poisid, meil pole siin õpilasi." See tähendab ainult üht – kõik, kes siia satuvad, töötavad kohe praktiliste probleemidega. Vene õpetamismeetodi, mille poolest Baumanka on kuulus, aluseks on õpetus tõelistel "lahingulistel" ülesannetel. Iga õpilane on meie töötaja.

Igaühel on juurdepääs seadmetele ja materjalidele, kas nad saavad midagi ise teha?

- Üksikud seadmed "puhta ruumi" sees maksavad 2-3 miljonit eurot. Seetõttu ei ole loomulikult kõigil juurdepääsu. Enne selliste seadmete kallal iseseisvalt töötamist peate läbima mitmeastmelise koolitussüsteemi. Esimene kontrolltöö on käitumis- ja tööreeglite tundmise eksam "puhastes ruumides".

Üksikud seadmed "puhta ruumi" sees maksavad 2-3 miljonit eurot
Üksikud seadmed "puhta ruumi" sees maksavad 2-3 miljonit eurot

Seejärel läbivad tüübid mitu etappi välismaal koolitusel – kas seadmetootja juurest või meile sõbralikes laborites. Nad õpivad pikka aega - üksikutele seadmetele juurdepääsu saamiseks peate õppima umbes aasta.

Mainisite, et teie keskuses valmistatud kiipe kasutatakse kõigis juhtivates Venemaa kvantarvutusega tegelevates laborites. Kuidas teie arendused aitavad luua kvantarvutit reaalse füüsilise seadme kujul?

- Kvantarvuti ehitamine on äärmiselt raske ülesanne. Integreeritud seadmete, protsessorikiipide arendamine on vaid osa ülemaailmsest kvantprojektist. See hõlmab ka kõige keerukamaid algoritme, spetsiaalse tarkvara loomist, eksperimentaalseid krüogeenseid installatsioone.

Praegu tegeleb püstitatud eesmärkide lahendamisega suur meeskond professionaale erinevatest ülikoolidest ja uurimisrühmadest. Meie ülesanne on varustada kolleegidega kvaliteetne elementbaas, mis on aluseks Venemaa kvantarvutile.

Millal ja kus teie arvates ilmub esimene tõeline funktsionaalne universaalne kvantarvuti? Miks on selle arendamine oluline?

- Raske on ennustada, kus ja millal kvantarvuti luuakse. Maailma juhtivate laborite ja ettevõtete eksperdid nimetavad termineid 5 kuni 20 aastat. Meil on keskuses noored töötajad, kuid oleme oma prognoosides kained. Isegi 15-20 aastat on väga lähedane aeg. Kvantarvuti pakutavad võimalused on lõputud, need muudavad inimkonna elu täielikult. Alustades ravimitest, meditsiiniseadmetest ja lõpetades uue energia, uute materjalidega.

Kvantarvuti väljatöötamiseks võib kuluda kuni 20 aastat või rohkemgi
Kvantarvuti väljatöötamiseks võib kuluda kuni 20 aastat või rohkemgi

Tõenäoliselt suudame lõpuks vähist jagu saada. Suur hulk rakendusvaldkondi nõuab ülikiiret arvutustööd ja kvantsüsteemide simuleerimist, mis võimaldab valmistada kvantprotsessorit. See on inimkonna suur saavutus, mis saab kahtlemata reaalsuseks. Ja ma loodan, et see juhtub just siin.

Rääkisite biosensorite loomisest ja nende jaoks materjalide loomise tehnoloogia arengust. Kas on olemas töötavad prototüübid, paljutõotavad arendused, millest saate rääkida?

- Meie uhkuseks on uus lähenemine epitaksiaalsete materjalide (täiusliku kristallvõrega materjalid. – RT) loomisele. Varem valmistati need väga kallite meetoditega. Meie meeskonnal õnnestus välja töötada suhteliselt odav tehnoloogia, mille patenteerisime Vene Föderatsioonis ja nüüd anname välja rahvusvahelise patendi.

Õppisime looma epitaksiaalset hõbedat, mille kallal teadlased üle maailma on viimased 60 aastat edutult töötanud. Hõbeda baasil on loodud mitmeid unikaalseid plasmoonseid seadmeid: kiirgusallikas, rekordtundlikkusega andur, bioloogiliste markerite detektorid südame-veresoonkonna haiguste määramiseks.

Sama tehnoloogia on rakendatav ka teiste metallide puhul, mida kasutatakse biosensorikas ja ühefootonilistes allikates. Näiteks valmistame epitaksiaalse alumiiniumi baasil ülijuhtivaid kubite. Meie lahendus osutus tõeliselt universaalseks.

Rääkige meile nanofotoonika rollist ja tähendusest. Miks on Venemaal vaja seda suunda arendada?

- Elektroonika on viimastel aastakümnetel väga kiiresti arenenud. Nende seadmete kandjad on elektronid. Kuid elektron on oma olemuselt piiratud. Fotoonika seevastu annab meile võimaluse töötada teise infokandjaga – footoniga, mida saab juhtida.

Valgus on kiireim, mis meil on. Täiuslikumad kandjad on inimkonnale veel teadmata. Seetõttu peame kõike nanofotoonikaga seonduvat äärmiselt paljulubavaks. Need on uut tüüpi arvutusseadmed, uued bioloogilised seadmed, terve rida rakendussuundi.

"Laborit kiibil" olete juba maininud. Mis see on, kuidas seda saab rakendada või kas seda juba rakendatakse?

- "Laboratoorium kiibil" - katse muuta biomeditsiiniliste analüüside valdkonna töö aluseid. Näiteks selleks, et täna vereanalüüsi saada, läheme laborisse ja võtame proovi. Siis mõnda aega - mitu tundi või mitu päeva - ootame tulemust. Niisiis, "kiibil olevas laboris" viiakse töö proovidega üle mikromeetri tasemele, mikroskaalale. See võimaldab teil kõiki protsesse radikaalselt kiirendada.

Meie seisundit on võimalik hinnata reaalajas. Me kanname taskus mingit seadet, mis ütleb, et kõik on korras. Või näiteks see, et kolesteroolitase on ületatud või mõni muu oluline näitaja.

Milliseid vidinaid inimene lähiajal kasutama hakkab? Mis asendab senised "nutikellad"?

- Kui kujutame ette, et on loodud kvantarvuti ja “labor kiibil” tüüpi seadmed, millel on “pardal” fotoonikaseadmed, millega aktiivselt töötame, siis saab meie “nutikelladest” teha töötav andmekeskus, mille võimsus on suurem kui ükski superarvuti praegu maa peal. Ja see on alles algus.

Kvantarvuti võimaldab arvutada etteantud omadustega aineid ja luua uusi kütuseallikaid
Kvantarvuti võimaldab arvutada etteantud omadustega aineid ja luua uusi kütuseallikaid

Miks autod ei lenda? Sest meil puudub kütuseallikas, mis võimaldaks mootoreid pikka aega töös hoida. Vertikaalne stardijoa on olemas ja sellise mootori saaks autosse panna. Selleks on aga vaja tervet paagi kütust.

Kvantarvuti võimaldab arvutada etteantud omadustega aineid ja luua uusi kütuseallikaid. Nende asjade tulekuga, mida me täna keskuses teeme, tuleb palju uusi tehnoloogiaid ja kõik need fantastilised Star Warsi filmid on mõne aja pärast reaalsusele lähedased.

Soovitan: