интернет-журнал о бизнесе, карьере и образовании
5 .. 7
  • Курсы ЦБ РФ
  • $ 57.27
  • 67.36
спецпроект
Меняющие мир

В эпоху кубитов компьютеры будут думать «спинами» (часть 2)

 

В продолжении интервью с Ильей Климовских, ученым лаборатории СПбГУ, мы поговорим о перспективах использования графена в бытовой жизни, преимуществах квантовых компьютеров, а также о развитии и монетизации научной сферы в России.

Текст: Родион Чепалов

 

 

— Принесет ли использование графена какую-то пользу рядовым людям?

— Да, конечно. Изучение электронной и спиновой структуры топологических изоляторов и графена необходимо для их применения в будущей электронике.

Если посмотреть внутрь современных компьютеров и гаджетов, то станет понятно, что основным элементом вычислительной техники является транзистор. Он позволяет управлять электрическим током в цепи, и благодаря этому можно построить логику, необходимую для работы компьютера.

Однако мы знаем, что такой тип устройств требует довольно много энергии — современные компьютеры работают от одного заряда батареи не более суток. Что будет, если электрический ток заменить спиновым — более умным? В этом случае «спиновый транзистор» будет требовать существенно меньше энергии и выполнять те же функции быстрее.

 

 

— Сейчас это уже где-то применяется?

— Вообще, спинтроника (раздел электроники, занимающийся спиновым «транспортом») уже используется в вычислительных устройствах — в элементах компьютерной памяти (MRAM). В этом случае логические, компьютерные 0 и 1 представляются не зарядами, а спинами электронов.

Но дальнейшее развитие спинтроники требует исследования новых материалов и конструирования новых устройств. Нами было предложено использовать систему «графен + платина», с уникальной спиновой структурой в качестве спинового генератора. В нашем устройстве спин-поляризованный ток, созданный в графене, попадая в магнитную наноточку, перемагничивает ее. Спинтроника открывает двери в абсолютно новый мир — мир квантовых компьютеров.

 

— Зачем они нужны?

— Спинтроника подразумевает гораздо более низкое потребление энергии компьютером. То есть будут компьютеры и гаджеты, которые практически не потребляют энергии (в отличие от сегодняшнего дня, когда телефон садится за день).

Квантовые вычисления дают новые возможности в криптографии — позволяют передавать информацию так, что никто не сможет ее перехватить.

В данное время существует много гипотетических реализаций квантового компьютера. В целом суть сводится к построению новой логики с использованием квантовых эффектов.

Основными элементами квантового компьютера являются так называемые кубиты. В качестве кубита может быть, например, «холодный атом» (это атом, который находится при низкой температуре) или контакт топологического изолятора и сверхпроводника. В связи с этим представляется очень важным изучение взаимодействия топологических изоляторов с различными материалами. Именно этим и занимается наша лаборатория в настоящий момент.

Наша цель на ближайшее будущее — изучить различные комбинации топологических изоляторов, графена и «обычных» материалов для их применения в спинтронике и квантовых вычислениях. Результаты, полученные в нашей лаборатории, приближают момент, когда квантовые компьютеры станут повседневностью и откроют для человека новые возможности.

У графена очень много потенциальных применений, например, очень эффективные солнечные батареи. Также графен может использоваться как «доставщик» лекарства к раковым клеткам.

 

 

— Насколько сложные исследования вы проводите?

— Нашим основным методом исследования является фотоэлектронная спектроскопия. Это очень мощный метод, который позволяет определять химический состав материалов, их электрические и магнитные свойства и многое другое. Однако получить эту информацию не так-то просто. Для детальных исследований необходим синхротрон размером с городской квартал, камера со сверхвысоким вакуумом и детектор, способный зафиксировать каждый электрон. Поэтому каждый эксперимент требует тщательной подготовки, в том числе очень высокого качества исследуемых образцов. И все же, если сделать все правильно, появляются совершенно уникальные возможности — исследовать электронную и спиновую структуру твердых тел.

 

— Как попасть на работу в вашу лабораторию?

— Сейчас лаборатория растет, появляются новые задачи и, конечно, нужны новые специалисты. В основном сюда приходят выпускники физфака СПбГУ, хотя есть ребята и из других вузов. Я сам учился в Уральском государственном университете в Екатеринбурге, однако после первого курса перевелся в Питер, в СПбГУ. Пока что не пожалел. Так что самое главное — это желание заниматься чем-то фундаментальным и очень важным.

 

 

— Вам не хочется заниматься чем-то приносящим большую прибыль — например, бизнесом?

— Конечно, такие мысли периодически возникают. Но в эти моменты я стараюсь думать об уже проделанной работе и написанных статьях. Это гораздо более серьезный капитал, чем деньги. Он уже никогда не пропадет и не обесценится. Также я очень благодарен родителям, они не дадут свернуть с намеченного пути.

 

— Про графен, которым вы занимаетесь, сейчас говорят много. Российские ученые, живущие в Америке, получили за него Нобелевскую премию. А вы не собираетесь в Штаты?

— У нас в лаборатории созданы все условия для того, чтобы работать. Америка Америкой, но в нашей лаборатории графен экспериментально изучался за 20 лет до получения Геймом и Новоселовым Нобелевской премии. Наши студенты уже с третьего курса приглашаются на научные стажировки и конференции. Таможенные службы в аэропорту нередко удивляются: «Такой молодой — и уже ученый?» Мы проводим измерения на синхротронах в Германии, Швеции, Швейцарии и в лабораториях и ресурсных центрах СПбГУ. Благодаря этому наши результаты — всегда на мировом уровне.

 

 

— Говорят, что российскому ученому его заработков не хватает на жизнь. Вы это подтверждаете?

— Деятельность нашей лаборатории активно поддерживается университетом и Российским фондом фундаментальных исследований. Поэтому существенных недостатков в финансовом плане мы не испытываем, хотя оборудование и расходные материалы для измерений очень дорогие. Лично я все свое время посвящаю деятельности в лаборатории, необходимости заработка «на стороне» не возникает. У всех наших студентов и аспирантов есть возможности уехать учиться и работать за границу, однако большинство остается, так как наша лаборатория является ведущей мировой лабораторией в своей области.

Сейчас в состав нашей группы входят три кандидата физико-математических наук, четыре аспиранта, студенты физического факультета СПбГУ и сотрудники ресурсного центра. Ведется тесное сотрудничество с группой из Испании, Германии (Helmholtz-Zentrum Berlin) и группами из российских вузов — НГУ, МГУ, МФТИ.

 

—У вас, наверное, жесткая конкуренция. Не боитесь сболтнуть в интервью что-то лишнее? Вдруг вы мне сейчас о чем-то проговоритесь, а ваши идею кто-то украдет?

— Да, многие лаборатории мира занимаются исследованиями, близкими к нашим. Лидерами являются американцы: в области топологических изоляторов — группа Хасана, а в области графена — группа Гейма и Новоселова. Обе темы находятся сейчас на самом острие науки. И, несмотря на интеллигентность научного сообщества, приходится сохранять некий уровень «секретности». Например, на конференциях лучше не представлять самые «свежие» неопубликованные данные, иначе другие группы могут быстро проделать то же самое и написать статью. С нашей группой случались подобные ситуации, в частности, был конфликт с японцами. Все разрешилось хорошо, но повторять эти ошибки не хотелось бы.

Следить за комментариями этой записи   
Войдите с помощью или , чтобы оставить комментарий

Ещё по теме:

Наука — экстрим для молодых

Наука — экстрим для молодых

О маленьких людях и их больших открытиях

24 апреля 2015 0 401
В эпоху кубитов компьютеры будут думать «спинами» (часть 1)

В эпоху кубитов компьютеры будут думать «спинами» (часть 1)

Молодые ученые из СПбГУ разрабатывают квантовый компьютер

15 мая 2015 0 469
Чудный город

Чудный город

О российских наукоградах, на территории которых осуществляются научные исследования, граничащие с волшебством

29 мая 2015 0 436

Свежие статьи

Геймификация: за и против

Геймификация: за и против

Почему геймификация подойдет не каждому бизнесу. Или просто не всякая геймификация?

18 октября 2017 0 23
«Нужны всего две морковки...»

«Нужны всего две морковки...»

«Применяйте кнут и пряник одновременно и не изобретайте велосипед», — советует эксперт «Понедельника»

18 октября 2017 0 24
«“Оно” не такое страшное, как шеф или ипотека»

«“Оно” не такое страшное, как шеф или ипотека»

Реальные страхи: чего мы боимся на самом деле и как с этим справляться?

17 октября 2017 0 129