Требуется лишь хорошенько подумать

Наука, в которой ничего не надо учить наизусть, а требуется только хорошенько подумать — именно этим еще в школьные годы, по словам профессора Вольфганга Эртмера, его привлекла физика. Время подтвердило правильность сделанного выбора: сегодня Вольфганг Эртмер — известный ученый, с 2007 года он занимается экспериментальной физикой в университете Ганновера, лауреат престижной научной награды DFG премии им. Лейбница, вице-президент Немецкого научно-исследовательского сообщества (DFG)…

Областью профессионального интереса г-на Эртмера стала квантовая физика, технологии которой сейчас находятся на пике интереса исследователей, а также активно волнуют воображение людей, далеких от научных лабораторий. Недавно немецкий ученый выступил в МГУ им. М.В. Ломоносова с открытой лекцией на тему «Квантовая метрология холодных атомов» («Cold Atom Based Quantum Metrology»). Выступление состоялось в рамках ежегодных лекций лейбницевских лауреатов в России, проводимых московским представительством DFG.

В нынешнем году помощь в организации встречи — презентации передовых научных немецких исследований и демонстрации перспектив двустороннего совместного сотрудничества — оказал Российский научный фонд (РНФ). Участие в лекции приняли глава Представительства DFG в России и СНГ д-р Вильма Ретхаге, директор программ группы «Международное сотрудничество» д-р Йорн Ахтерберг, руководитель группы «Физика, математика» DFG д-р Карин Цах, генеральный директор РНФ Александр Хлунов, проректоры МГУ им. М.В. Ломоносова Алексей Хохлов и Андрей Федянин.

Несмотря на специализированную направленность лекции и то, что читалась она на английском языке, послушать ученого в зал  Северной физической аудитории МГУ собралось много желающих. Профессор Эртмер рассказал о том невероятном скачке, который совершила квантовая физика за последнее время благодаря изучению ультра-холодных квантовых газов.

Ультра-холодным атомам уже найдено применение в решении фундаментальных и практических задач, например, в современных навигационных системах GPS и ГЛОНАС.

Развиваются и другие области их использования: в спектроскопии, физике вырожденных бозе- и ферми-газов, моделировании сверхтекучести и сверхпроводимости, квантовой информатике... Ставшая уже возможной «квантовая инженерия» открывает широкие горизонты в области точных измерений. Новые технологии могут применяться при конструировании точнейших атомных часов, в новом поле релятивистской геодезии и сенсорной технике.

Запутанность, по мнению ученых — одно из самых интригующих свойств квантовой механики. В настоящее время оно является мощным ресурсом для повышения чувствительности квантовой метрологии, выходящей за границы стандартного квантового предела. Ожидается, что такие технологии откроют путь к бесконтактным квантовым измерениям.

По завершении лекции профессор Вольфганг Эртмер поделился с 4science.ru своими впечатлениями о визите в Россию, заверил, что квантовые технологии — это просто, и порекомендовал предпринимателям начинать уже сегодня открывать стартапы в данной области.

— Это ваш первый визит в Россию?

 — В вашей стране я уже второй раз. Впервые посетил ее лет двадцать назад, в рамках российско-германских семинаров по использованию лазеров, которые проходили регулярно попеременно в каждой из наших стран. Тогда мне удалось провести неделю в Москве и неделю в Новосибирске.

— Как за это время изменились научные связи между нашими странами?

— В положительную сторону. Благодаря Интернету, однозначно проще стало общаться с коллегами. Несмотря на огромные расстояния мы можем обсуждать самые разные проблемы, оперативно обмениваться опытом, даже удаленно участвовать в различных экспериментах. Значительно возросла и мобильность ученых.

Раньше было принято проводить конференции нечасто, но с большим числом участников. В таких условиях обменяться опытом и завести личные контакты, ближе познакомиться, обсудить интересующие вопросы было сложно. Сегодня гораздо больше проводится семинаров, небольшой формат которых помогает эффективней взаимодействовать с коллегами из разных стран.

Важным аспектом международного научного сотрудничества является и то, что «холодная война» уже позади, «железный занавес» больше не существует. Тем самым, решено значительное число классических проблем в области поддержания контактов с коллегами. Убежден, что коммуникация между учеными в научном мире, развитие научных контактов позволяют укреплять общее доверие между  странами в современных непростых условиях.

— Что послужило причиной выбора для исследований столь сложной темы, как квантовая физика?

— Это абсолютно простая тема. Во-первых, квантовая физика и квантовая механика заинтересовали меня потому, что эти научные области дают возможность заниматься фундаментальными вопросами физики, а именно — вопросами природы.  Позволяют понять ее тайны, коснуться таких глобальных и краеугольных тем, как, например, теория Большого взрыва. Мы можем понять, как он функционировал, или что такое темная материя, как она «работает». Кроме того, мне всегда хотелось понять, что находится… за квантовой механикой. То есть, попробовать ответить на вопрос, почему мир именно такой, какой он есть, понять метафизические аспекты, связанные с квантовой физикой.

Во-вторых, другая важная составная часть таких исследований заключается в том, что эта научная область предоставляет большое поле для развития новых технологий. В том числе, с возможностью их широкого применения в быту, например, для инженерного решения каких-то вопросов. Вот самый простой пример. При строительстве часто бывает необходимо вести дорожные работы: бурить или копать грунт. В этом случае требуется знать, где и какие коммуникации находятся под землей: проходит ли там водопровод или трубопровод, закопанные много лет назад, да так, что сегодня никто и не вспомнит — где именно.  Для этого мы можем использовать такой чувствительный прибор, как квантовый гравиметр.

Есть и возможность использовать аналогичные маленькие датчики, которые позволяют измерять магнитные поля. В данном случае речь о специальном приспособлении, оснащенном ими. Оно надевается на голову, и датчики измеряют процессы, происходящие в коре головного мозга.  Можно сказать, что в этом случае квантовые технологии позволяют нам «слышать мозг», фиксировать, все, что там происходит. Такая уникальная информация позволяет врачам эффективней помогать пациентам.

Еще одна область использования квантовых технологий — фото, компьютеры, Интернет. Например, важное преимущество квантовых компьютеров — высокая степень защиты. Тут практически не работает такая вещь, как хакерство, возможности взлома такой системы практически не существует.

— Можно ли сказать, что квантовые компьютеры — это не какое-то сказочное  будущее, а уже настоящее?

— Существующие сегодня первые квантовые компьютеры пока находятся в инфантильном, зародышевом состоянии. Они уже созданы, но их можно использовать только для проведения простейших арифметических операций. Для решения важных насущных проблем они абсолютно не приспособлены.

Основной вопрос, с моей точки зрения, заключается в стремительности развития новых технологий. Думаю, уже менее чем через 10 лет мы будем способны создать настоящие квантовые компьютеры. Если сейчас их мощность — три квантовых бита, то менее чем за 10 лет она возрастет до тысячи квантовых бит. Тогда-то и получится решить те вопросы, которые, как мы считаем, под силу только таким квантовым машинам.

Сейчас же квантовые компьютеры — это скорее некие игровые системы, которые нужны для освоения навыков их использования.

— Какие из стран, с вашей точки зрения, сегодня наиболее продвинулись в освоении квантовых технологий?

— Думаю, тут мы можем говорить о Европе в целом. Там есть несколько стран, в которых эти технологии развиты фактически на одинаковом уровне: в первую очередь это Франция, Нидерланды, Германия и Англия, которая больше всех инвестирует в эти технологии — почти 500 млн евро ежегодно.

— Есть ли у вас совместные проекты с российскими коллегами в области квантовых технологий?

— В данный момент таких проектов нет. Но за время нынешнего визита в Россию мне удалось пообщаться с некоторыми коллегами, мы обсудили перспективы сотрудничества в этой области. Однако для того, чтобы получилась настоящая совместная работа, необходимо «посеять и дождаться всходов». Считаю, для начала оптимальным вариантом было бы провести обмен студентами, он послужит хорошей основой для развития сотрудничества в области квантовых технологий.

— Могут ли быть и какие именно, с вашей точки зрения, общие черты у ученого и предпринимателя? Можно ли говорить о перспективах такого симбиоза? Или это разные истории, и не стоит их мешать?

— Все это вполне реально. Квантовые технологии имеют хороший потенциал для коммерциализации, я как раз упоминал об этом в своей лекции. Здесь, как везде, все часто начинается со стартапов: если маленькие фирмы успешны в этой области, то потом в нее на их место приходят большие компании заниматься теми же технологиями.

— Стартап в области квантовых технологий… Звучит привлекательно. Какие рекомендации дадите тем, кто рискнет осуществить такое?

— Как и везде, тут основная проблема не технологии, а венчурный капитал. Здесь очень важны два аспекта: во-первых, необходимы деньги или инвестор, который будет поддерживать исследования. Во-вторых, информационная поддержка, пояснения о том, как именно функционирует бизнес, как работает рынок. Это необходимо всем, кто делает первые шаги на этом рискованном пути. Такие бизнес-ангелы должны помочь стартаперам продержаться первые два-три года.

— Что же важнее для продвижения продукта на рынке? Идея или деньги?

— И то, и другое. Без идеи я не получу денег, а без денег я не смогу осуществить свою идею…

Наша справка:

Лекции лейбницевских лауреатов – давняя традиция московского представительства DFG. В России они проводятся регулярно, начиная с  2012 года. Главная цель таких мероприятий - презентация передовых научных исследований, проводимых в Германии, и демонстрация перспектив двустороннего сотрудничества. Лекции проходят под девизом «Лауреаты премии им. Лейбница – послы немецкой науки».

Премия им. Лейбница - самая престижная научная награда Германии. Она ежегодно присуждается DFG за выдающиеся научные достижения. В денежном выражении ее размер составляет 2,5 миллиона евро, которые можно использовать в течение семи лет по собственному усмотрению, без бюрократических издержек, для проведения научных исследований.

С 1986 года лауреатами премии стали 374 немецких ученых, семи из которых впоследствии была присуждена Нобелевская премия.

Видео лекции профессора Вольфганга Эртмера «Cold Atom Based Quantum Metrology» доступно на сайте https://www.youtube.com.

Нина ШАТАЛОВА

Источник: 4science.ru

Комментарии: