เป้าหมายและวัตถุประสงค์ของศูนย์วิทยาศาสตร์รัสเซียด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมและไบโอเซนเซอร์

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

การถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะช่วยให้มนุษยชาติสร้างเชื้อเพลิงชนิดใหม่และสร้างความก้าวหน้าในด้านการแพทย์ ความคิดเห็นนี้แบ่งปันโดยผู้อำนวยการศูนย์วิทยาศาสตร์ "Functional Micro / Nanosystems" ที่มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐมอสโก เน.อี. บาวมาน อิลยา โรดิโอนอฟ ตามที่เขาพูดงานหลักอย่างหนึ่งของห้องปฏิบัติการที่นำโดยเขาคือการพัฒนาอุปกรณ์สำหรับการคำนวณควอนตัม ในการให้สัมภาษณ์กับ RT นักวิทยาศาสตร์ยังได้พูดถึงการพัฒนาไบโอเซนเซอร์เพื่อวินิจฉัยสภาพของมนุษย์แบบเรียลไทม์

ศูนย์ของคุณสร้างขึ้นได้อย่างไร มันคืออะไร?

- ศูนย์ถูกสร้างขึ้นเมื่อไม่นานมานี้เมื่อห้าปีที่แล้ว แนวคิดในการสร้างขึ้นอยู่กับการพัฒนาอุปกรณ์ตามหลักการทางกายภาพใหม่ เราต้องการสร้างเทคโนโลยีที่ยังไม่มีในโลกและจะเป็นประโยชน์ต่อผู้คน

บริษัทชั้นนำระดับโลก 11 แห่งมีส่วนร่วมในการสร้างศูนย์ ซึ่งทำให้สามารถจัดหาโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นและอุปกรณ์ที่ดีที่สุดได้ โครงการนี้ดำเนินการอย่างรวดเร็วในเวลาเพียงปีเดียว สามเดือนต่อมา เราเริ่มพัฒนาโซลูชันทางเทคโนโลยี ซึ่งอุปกรณ์ทั้งหมดในศูนย์กำลังถูกสร้างขึ้นมาจนถึงทุกวันนี้

ศูนย์นี้มีพื้นฐานมาจาก "ห้องสะอาด" ซึ่งเป็นห้องอุตสาหกรรมที่ควบคุมความชื้น อุณหภูมิ และปริมาณอนุภาคในอากาศ พารามิเตอร์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเรากำลังทำงานกับโครงสร้างที่เล็กมาก ซึ่งมีขนาดประมาณ 10 นาโนเมตร ซึ่งเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางหนึ่งในพันของเส้นผมมนุษย์

คุณกำลังดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนาองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์ของคนรุ่นใหม่: ตั้งแต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมไปจนถึงเซ็นเซอร์ชีวภาพ คุณจัดการทำอะไรได้บ้าง?

- ฉันจะแยกแยะสามประเด็นสำคัญที่ผลงานของเราไปถึงระดับโลกและในบางที่ก็เกินกว่านั้น ศูนย์นี้เป็นผู้รับเหมาด้านเทคโนโลยีชั้นนำสำหรับโครงการที่ใหญ่ที่สุดสองโครงการในรัสเซียในด้านการคำนวณควอนตัม แต่ละคนพัฒนาฐานองค์ประกอบของตนเอง: ชิปโฟโตนิกตามหลักการของนาโนโฟโตนิกส์และวงจรคิวบิตตามตัวนำยิ่งยวด

ห้องปฏิบัติการชั้นนำทั้งหมดในรัสเซียที่จัดการกับควอนตัมคอมพิวติ้งใช้ชิปของเรา ในแต่ละพารามิเตอร์ องค์ประกอบการทำงานของอุปกรณ์ของเราแสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่เกินระดับโลก

พื้นที่ที่สองคือเทคโนโลยีชีวภาพ เทคโนโลยีหลายอย่างได้รับการพัฒนาเพื่อสร้างห้องปฏิบัติการที่เรียกว่าชิป เป็นแนวทางที่จะช่วยชีวิตคนในอนาคต เรากำลังพัฒนาอุปกรณ์พกพาที่สามารถวินิจฉัยสภาพของบุคคลได้แบบเรียลไทม์และแม้กระทั่งมีผลการรักษา

พื้นที่ที่สำคัญที่สุดอันดับสามคือการพัฒนาเซ็นเซอร์เซ็นเซอร์และแหล่งกำเนิดรังสี ในช่วงสามปีที่ผ่านมา เราได้สร้างสถิติโลกหลายรายการในคราวเดียว โดยสร้างเซ็นเซอร์ทางชีวภาพที่มีความไวในการบันทึกต่อเครื่องหมายที่สำคัญเป็นพิเศษ เซ็นเซอร์เหล่านี้บางตัวสามารถตรวจจับอนุภาคของสสารได้มากถึงสามอนุภาคต่อล้านล้านอนุภาคของสสารที่พวกมันถูกละลาย ปัจจุบันไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าวในโลก

ร่วมกับพันธมิตรชาวอเมริกันของเรา เราผลิตโครงสร้างที่มีการสร้างแหล่งโฟตอนเดียว อุปกรณ์เหล่านี้คืออุปกรณ์ที่ใช้ในชีววิทยา คอมพิวเตอร์ควอนตัม และการสื่อสาร

การทำงานร่วมกับนักเรียนในศูนย์เป็นอย่างไร? คุณได้รับทั้งหมดหรือเฉพาะสิ่งที่ดีที่สุดและสำหรับโครงการเฉพาะหรือไม่?

- สิ่งที่ดีที่สุดของที่นี่ ไม่ใช่แค่จากมหาวิทยาลัยของเราเท่านั้น มากกว่า 90% ของนักศึกษาและผู้สำเร็จการศึกษาจาก Baumanka รวมถึงผู้ชายจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกและ Phystech ทำงานในศูนย์ เราเปิดรับนักศึกษาและผู้สำเร็จการศึกษาจากทุกมหาวิทยาลัย ฉันมักจะพูดว่า: "พวกเราไม่มีนักเรียนที่นี่" ซึ่งหมายความว่ามีเพียงสิ่งเดียวเท่านั้น - ทุกคนที่มาที่นี่สามารถแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติได้ทันที พื้นฐานของวิธีการสอนของรัสเซียซึ่ง Baumanka มีชื่อเสียงนั้นกำลังสอนเกี่ยวกับภารกิจ "การต่อสู้" ที่แท้จริง นักเรียนทุกคนคือพนักงานของเรา

ทุกคนสามารถเข้าถึงอุปกรณ์และวัสดุได้ พวกเขาสามารถทำอะไรด้วยตัวเองได้หรือไม่?

- อุปกรณ์แต่ละชิ้นภายใน "ห้องสะอาด" ราคา 2-3 ล้านยูโร ดังนั้นแน่นอนว่าไม่ใช่ทุกคนที่จะเข้าถึงได้ ก่อนที่คุณจะสามารถทำงานกับอุปกรณ์ดังกล่าวได้อย่างอิสระ คุณต้องผ่านระบบการฝึกอบรมแบบหลายขั้นตอน การทดสอบครั้งแรกคือการตรวจสอบความรู้เกี่ยวกับกฎของพฤติกรรมและการทำงานภายใน "ห้องสะอาด"

จากนั้นพวกเขาต้องผ่านการฝึกอบรมหลายขั้นตอนในต่างประเทศ - ไม่ว่าจะจากผู้ผลิตอุปกรณ์หรือในห้องปฏิบัติการที่เป็นมิตรกับเรา พวกเขาเรียนเป็นเวลานาน - เพื่อเข้าถึงอุปกรณ์แต่ละชิ้นคุณต้องเรียนประมาณหนึ่งปี

คุณบอกว่าชิปที่ผลิตในศูนย์ของคุณถูกใช้ในห้องปฏิบัติการชั้นนำของรัสเซียทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณควอนตัม การพัฒนาของคุณจะช่วยในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมในรูปแบบของอุปกรณ์จริงได้อย่างไร?

- การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นงานที่ยากมาก การพัฒนาอุปกรณ์แบบบูรณาการ ชิปประมวลผล เป็นเพียงส่วนหนึ่งของโครงการควอนตัมทั่วโลก นอกจากนี้ยังรวมถึงอัลกอริธึมที่ซับซ้อนที่สุด การสร้างซอฟต์แวร์พิเศษ การติดตั้งด้วยความเย็นแบบทดลอง

ทีมงานมืออาชีพจำนวนมากจากมหาวิทยาลัยและกลุ่มวิจัยต่างๆ กำลังทำงานเพื่อบรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้ งานของเราคือจัดหาฐานองค์ประกอบคุณภาพสูงให้กับเพื่อนร่วมงาน ซึ่งจะใช้เป็นพื้นฐานสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมของรัสเซีย

คุณคิดว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกจะปรากฏขึ้นเมื่อใดและที่ไหน เหตุใดการพัฒนาจึงมีความสำคัญ

- เป็นการยากที่จะคาดเดาว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะถูกสร้างขึ้นที่ไหนและเมื่อใด ผู้เชี่ยวชาญจากห้องปฏิบัติการและสถานประกอบการชั้นนำของโลกเรียกข้อกำหนดนี้จาก 5 ถึง 20 ปี เรามีพนักงานรุ่นเยาว์อยู่ตรงกลาง แต่เรามีสติในการพยากรณ์ของเรา แม้แต่ 15-20 ปีก็เป็นเวลาที่ใกล้มาก ความเป็นไปได้ที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะให้นั้นไม่มีที่สิ้นสุด สิ่งเหล่านี้จะเปลี่ยนชีวิตมนุษยชาติโดยสิ้นเชิง เริ่มจากยา อุปกรณ์การแพทย์ และลงท้ายด้วยพลังงานใหม่ วัสดุใหม่

โอกาสที่ในที่สุดเราจะสามารถเอาชนะมะเร็งได้ พื้นที่การใช้งานจำนวนมากต้องการการประมวลผลที่รวดเร็วเป็นพิเศษและการจำลองระบบควอนตัม ซึ่งจะทำให้สามารถสร้างโปรเซสเซอร์ควอนตัมได้ นี่คือความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติซึ่งจะกลายเป็นความจริงอย่างไม่ต้องสงสัย และฉันหวังว่ามันจะเกิดขึ้นที่นี่

คุณพูดถึงการสร้างไบโอเซนเซอร์และการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อสร้างวัสดุสำหรับพวกมัน มีต้นแบบการทำงาน การพัฒนาที่น่าสนใจที่คุณสามารถพูดถึงได้หรือไม่?

- ความภาคภูมิใจของเราคือแนวทางใหม่ในการสร้างวัสดุเอพิแทกเซียล (วัสดุที่มีตาข่ายคริสตัลที่สมบูรณ์แบบ - RT) ก่อนหน้านี้พวกเขาถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีการที่มีราคาแพงมาก ทีมงานของเราสามารถพัฒนาเทคโนโลยีที่ค่อนข้างถูก ซึ่งเราจดสิทธิบัตรในสหพันธรัฐรัสเซีย และตอนนี้เรากำลังออกสิทธิบัตรระดับสากล

เราได้เรียนรู้วิธีสร้างเงิน epitaxial ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกทำงานไม่ประสบผลสำเร็จในช่วง 60 ปีที่ผ่านมา อุปกรณ์พลาสโมนิกที่มีเอกลักษณ์จำนวนหนึ่งถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของเงิน: แหล่งกำเนิดรังสี, เซ็นเซอร์ที่มีความไวในการบันทึก, เครื่องตรวจจับเครื่องหมายทางชีวภาพสำหรับการตรวจหาโรคหลอดเลือดหัวใจ

เทคโนโลยีเดียวกันนี้ใช้ได้กับโลหะอื่นๆ ที่ใช้ในไบโอเซนเซอร์และในแหล่งกำเนิดโฟตอนเดียว ตัวอย่างเช่น จากอะลูมิเนียม epitaxial เราทำ qubits ตัวนำยิ่งยวด โซลูชันของเรากลายเป็นสากลอย่างแท้จริง

บอกเราเกี่ยวกับบทบาทและความสำคัญของนาโนโฟโตนิกส์ ทำไมรัสเซียต้องพัฒนาทิศทางนี้?

- อิเล็กทรอนิกส์มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วมากในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ตัวพาในอุปกรณ์เหล่านี้คืออิเล็กตรอน แต่อิเล็กตรอนมีข้อจำกัดโดยเนื้อแท้ ในทางกลับกัน Photonics เปิดโอกาสให้เราได้ทำงานร่วมกับผู้ให้บริการข้อมูลรายอื่น ซึ่งเป็นโฟตอนที่สามารถควบคุมได้

แสงเร็วที่สุดที่เรามี มนุษย์ยังคงไม่รู้จักผู้ให้บริการที่สมบูรณ์แบบมากขึ้น ดังนั้นเราจึงถือว่าทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับนาโนโฟโตนิกส์มีแนวโน้มที่ดี นี่คืออุปกรณ์คอมพิวเตอร์ประเภทใหม่ อุปกรณ์ชีวภาพใหม่ ทิศทางที่นำไปใช้ทั้งหมด

คุณได้กล่าวถึง "ห้องปฏิบัติการบนชิป" แล้ว มันคืออะไร สมัครยังไง หรือ สมัครไปแล้ว?

- "ห้องปฏิบัติการบนชิป" - ความพยายามที่จะเปลี่ยนพื้นฐานการทำงานในด้านการวิเคราะห์ทางชีวการแพทย์ ตัวอย่างเช่น วันนี้เราจะไปตรวจเลือดเพื่อไปเก็บตัวอย่าง จากนั้นในบางครั้ง - หลายชั่วโมงหรือหลายวัน - เรารอผล ดังนั้นใน "ห้องปฏิบัติการบนชิป" การทำงานกับตัวอย่างจะถูกถ่ายโอนไปยังระดับไมโครมิเตอร์ไปยังไมโครสเกล สิ่งนี้ช่วยให้คุณเร่งความเร็วกระบวนการทั้งหมดได้อย่างมาก

จะสามารถประเมินสภาพของเราได้แบบเรียลไทม์ เราจะพกอุปกรณ์บางชนิดในกระเป๋าที่จะบอกว่าทุกอย่างเรียบร้อยดี หรือตัวอย่างเช่น เกินระดับคอเลสเตอรอลหรือตัวบ่งชี้ที่สำคัญอื่น

อุปกรณ์ใดที่คนจะใช้ในอนาคตอันใกล้นี้? อะไรจะมาแทนที่ "นาฬิกาอัจฉริยะ" ที่มีอยู่?

- หากเราคิดว่ามีการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมและอุปกรณ์ประเภท "ห้องปฏิบัติการบนชิป" ซึ่งมีอุปกรณ์โฟโตนิก "ออนบอร์ด" ซึ่งเรากำลังทำงานอย่างแข็งขัน "นาฬิกาอัจฉริยะ" ของเราสามารถเปลี่ยนเป็น ศูนย์ข้อมูลที่ทำงานด้วยพลังที่เหนือกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใดๆ ในโลกในขณะนี้ และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น

ทำไมรถไม่บิน? เพราะเราไม่มีแหล่งเชื้อเพลิงที่จะทำให้เราสามารถให้เครื่องยนต์ทำงานได้นาน มีเครื่องบินไอพ่นแนวตั้งอยู่ และเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถใส่เข้าไปในรถได้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะต้องใช้น้ำมันเต็มถัง

คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำให้สามารถคำนวณสารที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและสร้างแหล่งเชื้อเพลิงใหม่ได้ ด้วยการถือกำเนิดของสิ่งที่เรากำลังทำที่ศูนย์ในวันนี้ เทคโนโลยีใหม่มากมายจะมา และภาพยนตร์ Star Wars ที่น่าอัศจรรย์เหล่านี้ทั้งหมดจะใกล้เคียงกับความเป็นจริงหลังจากนั้นไม่นาน