«Лыжи у печки стоят, гаснет закат за горой...» Фанаты этой туристической песни знают её историю. У печки в тот момент сидели физики – Нобелевский лауреат Игорь Тамм, академик Дмитрий Блохинцев, а рядом пристроился «лирик» – журналист и поэт Юрий Визбор. Дело было в альплагере Алибек на склонах Домбая в далёком 1961 году.
Физики и математики любят совмещать науку и лыжи. Нормальное состояние даже для очень талантливого молодого учёного после лекции – «не понятно», мысли спутались в клубок, нить которого никак не ухватить. Но пробежал дистанцию, вдохнул морозного воздуха, и внезапно в голове воцаряется ясность.
Горные лыжи совершенно иное дело. Другая скорость, другие ощущения, а ещё возможность взглянуть на «перевернутный» мир с высоты во время подъёма.
Не у каждого университета, как у ЮУрГУ, есть под боком «уральский Куршевель» – «Солнечная Долина» в пригороде Миасса.
«Здесь собрались примерно 100 человек, из которых 70 – «школьники», то есть студенты, аспиранты, молодые научные сотрудники, занятые квантовыми технологиями, которые приехали сюда со всей страны, чтобы послушать лекции ведущих учёных. География молодых участников – Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Казань, Новосибирск, другие города и, конечно, Челябинск, – рассказывает Сергей Кулик, заведующий лабораторией «Квантовая инженерия света» ЮУрГУ, организатор конференции. – 15 лекторов, которые приблизительно равномерно представляют все направления нашей науки. Сейчас есть примерно 10 платформ для создания квантового компьютера, из них 4–5 лидирующие. Мы в ЦКТ МГУ занимаемся фотонами и нейтральными атомами в ловушках, ионы в ловушках исследуются в ФИАНе и РКЦ, сверхпроводящая тематика представлена работами МФТИ, МИСиС и ИФТ РАН, полупроводниковыми квантовыми точками занимаются в ИФМ РАН и МГУ. Обо всём можно узнать на лекциях нашей школы. Уровень докладов очень высокий. Однако учёные не только рассказывают о самых последних достижениях, мы просим их делать большую вводную часть. Чтобы попасть сюда, «школьникам» нужно было пройти серьёзный конкурсный отбор, бонусом являлось наличие стендового доклада».
Неформальное общение очень важно для молодых учёных. Можно задать вопрос известному профессору сразу после его обзорного доклада. Но не факт, что ответ удовлетворит: профессор отвечает не лично вам, а всей аудитории, да и ограничен регламентом времени. Можно подойти с вопросом во время кофейной паузы, тогда гуру набросает на листочке пару формул, схем и/или ссылку на статью. Но только в формате школы возможен долгий разговор и даже спор – против всякой научной субординации, в результате чего собеседник видит, что ты что-то понимаешь, и находит подходящие слова.
Сергей Килин, академик НАН Беларуси:
– Разговоры об универсальных квантовых компьютерах разогревают аудиторию, ведь в случае из создания они принесут не только пользу, но и угрозы. Создавать кубиты, оперировать с ними пока очень сложно. При всех благоприятных обстоятельствах универсальные квантовые компьютеры, превосходящие классические, появятся не раньше, чем в 2060-2070 годах. Но алгоритмы к ним надо разрабатывать уже сейчас. Некоторые задачи, например, математические задачи оптимизации, возможно будут решены уже на «промежуточных вариантах».
Есть и другие задачи: коммуникации с квантовым распределением ключа, квантовые сенсоры – такие технологии работают в России уже сейчас.
Школа – это кипение идей, бурлящий океан мультивселенной, где из каждой капли может вырасти новый мир. Школа – это ярмарка идей. И, конечно, Школа – поиск общего языка, братьев по разуму. Стоишь у своего постера, смотришь на проходящих мимо людей, занятых собственными мыслями, и вдруг – заинтересованный взгляд, вопрос по существу. Так начинается научная дружба, соавторство, совместный интеллектуальный стартап.
Роберт Гринштейн, Центр квантовых технологий МГУ:
– Мой стендовый доклад посвящён многомодовой фотонике, которую мы планируем использовать в дизайне квантовых схем, иными словами для создания квантового компьютера. Это мое первое научное мероприятие, участвовать посоветовал научный руководитель, я написал тезисы и резюме, и вот я на Урале. Здесь познакомился с «коллегами по цеху», о ком-то не знал, о некоторых только слышал. Нас объединили лыжи и наука. Из лекций мне больше всего понравилась та, что по линейной оптике Ивана Дьяконова, он тоже из нашего центра.
До очередной лекции ещё полчаса, но в зале уже есть несколько слушателей. Они небольшими группами собираются у ноутбуков. Готовятся к хакатону, тестируют квантовые алгоритмы…
То есть как?! Ребята уже изобрели работающий квантовый компьютер раньше старших?! Конечно, это эмулятор, программируемый на языке Python.
Алексей Моисеевский, центр квантовых технологий МГУ:
– Хакатон – соревнование по решению олимпиадных задач. Это явление пришло из классического программирования, мы пытаемся сделать подобное для тех, кто занимается квантовыми компьютерами. Конечно, решение происходит не на бумаге. У нас есть стартап S-Quantum, силами которого мы разработали эмулятор квантового компьютера для решения задач, близких к бизнесу (от квантовой телепортации до оптимизации, поиска ответа по базам данных, моделирования систем квантовой связи). Этот эмулятор и предоставляется участникам хакатона, как будто у каждого из них есть квантовый компьютер.
На столах у окна расположились разноцветные приборы – техника от спонсора ЕТМ-Фотоника. Вот ящик, только не чёрный, а красного цвета – детектор одиночных фотонов. Эта чудесная штука имеет дело с нанометрами и пикосекундами. Научились считать отдельные фотоны, значит, можно попробовать организовать с их помощью вычисления.
Алексей Калачёв, директор федерального научного центра Казанского научного центра РАН:
– Мы занимаемся квантовыми повторителями (устройствами, позволяющими предотвратить потери при передаче фотонов по оптоволоконному кабелю). В Казани мы посвятили макету такого повторителя большой проект – совместно с Институтом прикладной физики из Нижнего Новгорода. Такое устройство позволяло бы распределять запутанные состояния на большие расстояния. Это нужно для того, чтобы связывать в будущем квантовые компьютеры между собой.
Сейчас сеть классических суперкомпьтеров обрабатывает, а представьте, что объединятся мощности квантовых. Обработка информации со всей планеты позволит, например, предсказывать и предупреждать природные катаклизмы.
Академик Сергей Яковлевич Килин на лекции объясняет разницу между квантовым и классическим случаем. В руках у него вместо лазерной указки лыжная палка. Ещё бы, для собравшихся здесь физиков лазер – серьёзный рабочий инструмент! На слайде «классический» лыжник объезжает дерево, а «квантовый» проходит через него. Но конечно ни один участник школы не испробовал такого рискованного трюка, ведь люди и деревья – объекты макромира. Равно как за время конференции не пострадал ни один кот, просто физики называют в честь состояний кота – единицы измерения. Ничего личного, просто абстракция.
Владимир Ушаков, инженер лаборатории квантовой инженерии света ЮУрГУ:
– В нашем университете создана лаборатория, которая занимается разработкой технологий, в том числе в области метрологии, с использованием квантовой механики. У нас трудятся студенты и аспиранты, и участие в этой школе для них очень полезно. Не каждый получает бейджик участника, но то, что школа проходит на Южном Урале, позволило всем нашим заинтересованным студентам и аспирантам побывать на ней.
Школа проводится в двух форматах, летняя и зимняя. Зимняя уже второй год проводится у нас, надеюсь, это станет доброй традицией. Летние школы проходят на берегах морей – там тоже лыжи, только водные.
Мы в Челябинске занимаемся оптическими кубитами. Это не единственный путь к квантовому компьютеру: кто-то работает с атомными кубитами, кубитами на ионах. Технологии разные, однако подходы к созданию алгоритмов, к защите информации нас сближают. Отмечу ещё два интересных доклада именно по направлению фотонов. Был доклад и о квантовых сенсорах, но без вопросов метрологии. Для себя я почерпнул много нового.
Академик Килин указывает лыжной палкой на уравнение: «Смотрите! Как и положено в квантовом случае, оно не говорит нам о настоящем, оно говорит о будущем!»
Тот самый случай, когда будущее творится сегодня. Пускай оно пока ещё скрывается за роем математических формул, за графиками физиков, данные для которых кропотливо целый год собирались в лабораториях. В зале школы собрались люди, способные его разглядеть, а значит, будущее существует.
На общем фото:
Среди лекторов школы: Константин Ельцов (квантовые схемы на кремниевой платформе), Анна Патерова (нелинейная интерферометрия), Олег Астафьев (квантовая акустика), Вальтер Погосов (методы смягчения квантовых ошибок), Борис Бантыш (бенчмаркинг квантовых компьютеров), Александр Михалычев (квантовые измерения), Сергей Килин (квантовая оптика) и другие.