В ноябре 2019 в Российской академии наук (РАН) прошли выборы. Титул академика получил 71 учёный, в их числе – наш выпускник. В интервью мы спросили о том, чем занимаются ученые в РАН, какую роль в жизни сыграл МИЭТ и о новых разработках, конечно.
Дорогие читатели, ознакомление с интервью займет примерно 7-10 минут.
– Расскажите, чем занимаются ученые в РАН, в частности, в отделении нанотехнологий и информационных технологий, к которому вы относитесь?
– Статус РАН и ее положение в нашей научно-технической системе изменились. Как самостоятельная организация, под управлением которой существовало несколько сотен институтов, она уже не существует. Сейчас все передано в Министерство науки и высшего образования, но за Академией наук осталась функция экспертизы. РАН – главный экспертный орган, дающий заключения о характере исследований, которые проводятся в той или иной организации в стране. Кроме того, это площадка, на которой представлены все ведущие институты и именно здесь вырабатывается единая позиция научного сообщества по многим вопросам. В России не так уж и много брендов, которыми можно было бы гордиться, и РАН безусловно относится к их числу.
В структуре РАН есть отделения математики, физики, химии, но наука более динамична и это находит отражение внутри отделений. Давно уже стало ясно, что самые яркие открытия совершаются на стыке дисциплин: нужно выйти за рамки какой-то парадигмы и там больше вероятность «найти удачу». Это не отменяет необходимости «копать» глубоко: чем дальше, тем больше интересного. Роль информационных технологий уже несколько десятилетий явно доминирует в развитии современного общества, отсюда возникла идея сделать междисциплинарное отделение – отделение нанотехнологий и информационных технологий. У истоков стояли наши выдающиеся современники – Евгений Павлович Велихов и Жорес Иванович Алферов, т.е. изначально это была наука высокого уровня. В рамках нашего отделения работают три секции. Первая – информационные технологии, вторая – элементная база, приборы и системы (вычислительные, локационные, телекоммуникационные) и третья – нанотехнологии. В последней я и избирался. Регулярно проходят сессии, семинары, где присутствуют представители различных институтов, что важно, потому что это площадка для обмена опытом.
«НАУЧНЫЙ ОТЕЦ»
– Вы окончили МИЭТ в 1979 году и с тех пор Ваша жизнь тесно связана с университетом. Уверена, миэтовцам будет интересно узнать, каким был ваш путь в большую науку.
– В жизни все очень индивидуально. Естественно, моя жизненная траектория достаточно типична: институт, аспирантура, научная работа, преподавание, защита кандидатской, докторской. Внешняя канва похожа у всех, а вот наполнение – разное. МИЭТ безусловно сыграл определяющую роль в моей судьбе. Для научного сотрудника, для молодого человека, который собирается посвятить себя науке в России, где мобильность не так развита, очень важно найти хорошего руководителя. Мне посчастливилось встретить его в МИЭТе, в аудитории, куда я приходил на лекции. Один из предметов нам читал в ту пору доктор наук (потом он стал членом-корреспондентом и академиком РАН) Юрий Васильевич Копаев. В моей научной судьбе он сыграл очень важную роль. Он был наставником и Учителем с большой буквы. Хотя по темпераменту мы разные люди, но с точки зрения научной составляющей, он стал моим научным отцом. Я случайно выбрал МИЭТ – на слуху, электронная промышленность, красивый институт, красивый город. Путь в науку начался для меня еще раньше. Мой последний год обучения перед МИЭТом прошел в Физико-математической школе Колмогорова (физматшкола-интернат номер 18 при МГУ), и она перевернула мою жизнь. До этого я учился в Белоруссии, городе Могилеве, в средней школе номер 3, бывшей гимназии, которую заканчивали самые разные интересные люди, например, издатели энциклопедического словаря братья Гранаты, отец гениального физика Л.Д. Ландау – Д.Л. Ландау, полярник О.Ю. Шмидт. Это была школа с историей. Стертые ступеньки, которые не меняли сто лет. Уклон был на иностранные языки, я даже думал пойти по этой стезе. Мне нравилась математика, физику преподавали достаточно слабо. Участвовал в разных олимпиадах по математике, все шло хорошо. А потом объявили набор в ФМШ Колмогорова. Я подумал, почему бы не попробовать? Сдавал экзамены в Минске лично великому Колмогорову. Приехал в интернат, а там попал в компанию очень мотивированных, энергичных и амбициозных молодых людей, новая компания резко отличалась от той среды, в который я был. Это дало мне мощный импульс. Дальше был вопрос: куда этот импульс направить. Он мог уйти в бизнес-сферы или еще куда-то, но мне повезло встретить Юрия Васильевича. Возможно, это был не единственный вариант, но я считаю, что для меня все сложилось очень удачно.
– Расскажите о ваших научных успехах последних лет? На чем вы сейчас сосредоточены в своей работе?
– Мою научную жизнь можно разделить на три периода. Один – чисто фундаментальные исследования, то, что началось с Юрием Васильевичем. Меня влекла экзотика – то, что называли фундаментальными свойствами и в свое удовольствие, почти до защиты докторской, мне удалось получить целый ряд результатов: одни из них только сейчас начинают осознаваться, а некоторые, я надеюсь, еще ожидают развития. Доминирующей темой были спонтанные токовые состояния. Я специалист в области теории твердого тела и мною был описан целый ряд необычных свойств. Частично они были экспериментально обнаружены, часть еще не обнаружена. Сейчас, кстати, я вернулся к этим занятиям, хотя в начале 90-х был значительный перерыв. Была возможность уехать за границу, но судьба распорядилась иначе. Были ограничения из-за семейного положения, а поскольку я не был женат, таких людей не выпускали.
Потом была защита докторской и 1991 год. Вся система перевернулась, ситуация в науке коренным образом изменилась. Мы с коллегами решили перестроиться тоже – в связи с этим возникла прикладная тематика. С начала 90-х годов почти 20 лет я занимался тем, что сейчас называется «инновационные исследования и разработки». Тут мы тоже преуспели: организовали первый в стране научно-образовательный центр, я был его исполнительным директором, позже у нас был создан первый НОЦ «Квантовые приборы и нанотенологии». Это дало возможность поддерживать коллектив, сразу появились инновационные проекты, очень быстро сформировалась команда высокого уровня. Многим в 90-е приходилось решать дилемму: либо продолжать работать, но с непонятными материальными условиями, либо же резко менять характер деятельности, уходить из науки. Люди, которые для себя исключили вариант смены деятельности, стали собираться, наши дела шли более-менее хорошо. Мы даже сделали кое-что впервые, что для нашей области нетипично. Был создан новый класс приборов на квантовых эффектах, это очень значительный этап. Потом, когда все окрепли, встали на ноги, сформировалось устойчивое финансирование, и в 1999 году появилась кафедра квантовой физики и наноэлектроники МИЭТ. Это была первая кафедра по наноэлектронике в России. Появилась научно-организационная составляющая, которая развивалась. Учебно-методическая комиссия по направлению «нанотехнологии в электронике» базировалась в нашем университете. В каком-то смысле венцом этого этапа стало избрание меня в члены-корреспонденты по направлению «наноэлектро- ника».
В конце нулевых мне поступило предложения от Жореса Алферова поработать у него. Когда мы пообщались, поняли, что у нас много общего. Я переехал в Петербург и с 2008 года заведовал кафедрой КФН как совместитель. В северной столице мы сформировали Академический университет, получивший статус исследовательского университета. Это был мой проект. Не реже раза в 2 недели я ездил из Питера в МИЭТ, читал лекции. Благо, есть самолёты и Сапсаны, всё было очень динамично и ярко в тот период.
ОТКРЫТЫЕ КВАНТОВЫЕ СИСТЕМЫ
Когда в Петербурге все задачи были решены, я вернулся в Москву. Тема, которая сформировалась в результате исследований на первой стадии моей научной карьеры (фундаментальные исследования экзотических состояний твердого тела) и опыт в наноэлектронике, соединились в новой теме и новом направлении – «открытые квантовые системы». Как раз подоспела ситуация в наноэлектронике, когда характерный размер элементов становится сопоставим с размерами отдельных молекул – 1нм. По закону Мура, на уровень 1 нм примерно в 2030 году должна выйти технология, когда можно будет воспроизводимо создавать структуры с таким характерным размером. На каких принципах эти структуры будут работать? Может быть, сохранится привычный нам транзистор, который работает как классический прибор: включил кран, потёк ток, выключил – ток не течет. А может быть, возникнут какие-то особенности, связанные с квантовыми эффектами. То, что нужно учитывать их – это совершенно бесспорно, потому что такие размеры – размеры, сопоставимые с длиной волны электрона, и все квантовые эффекты неизбежно будут присутствовать. Но специфика таких систем в том, что это не просто квантовые системы, а открытые квантовые системы, описание которых гораздо более сложное и глубокое, чем привычных квантовых систем, которые только недавно научились моделировать и рассчитывать с необходимой точностью.
Сейчас у всех на слуху квантовые компьютеры, которые вместо классических битов оперируют кубитами, они могут находится в особых запутанных состояниях. Квантовые компьютеры, если они будут созданы, смогут решать задачи, недоступные обычным компьютерам. Но проблема в том, что связать достаточное количество кубитов очень сложно из-за потери когерентности: когда они связаны и работают согласованно, они находятся в когерентном состоянии, а любое взаимодействие с окружением неизбежно стремится нарушить когерентность, т.е. влияние окружения губительно. Поэтому в квантовых компьютерах квантовые структуры – системы кубитов – стремятся сделать как можно более изолированными от окружения. Но оказалось, что, если квантовая система в некоторых ситуациях взаимодействует с окружением достаточно сильно, это может привести к появлению новых физических свойств. Изменение состояния системы в результате взаимодействия с окружением может быть скачкообразным – квантовый фазовый переход. Это уже не классический ключ «открыл-закрыл», это изменение свойств когерентности, прозрачности, которая меняется почти скачкообразно. Такой подход может стать решением центральной проблемы электроники и наноэлектроники – проблемы энергопотребления.
– И что же в итоге получит простой пользователь?
– Мы получим резкое увеличение производительности, если мы сможем создать элементы интегральных схем с существенно меньшими напряжениями питания. Всё станет еще более эффективным. Многие фантастические идеи, например, связанные с искусственным интеллектом, смогут быть реализованы даже без квантовых компьютеров, которые, на самом то деле, нужны на практике для очень ограниченного класса задач. Главный из которых – факторизация больших чисел и вообще все, что связано с криптографическими системами. Если будет создан квантовый компьютер, произойдет революция в криптографии, в средствах защиты информации, и будет неизбежен переход на квантовые криптографические системы. Но это достаточно узкая область.
Повышая производительность вычислительных устройств, мы будем делать искусственный интеллект мощнее и мощнее, результаты будут все ярче. Но есть и слабый момент – у нас это все, в основном, теоретическая деятельность, сейчас она, конечно, оправдана, потому что во всех мировых планах по развитию технологии для выхода на эти размеры, которые мы исследуем, есть еще лет 10. К сожалению, или к счастью, если отвечать на вопрос «Что вы через 10 лет сможете положить на стол?», мы сейчас ответим, что сможем положить более глубокую теорию, понимание и скорректировать направление развития для технологов, это с одной стороны. С другой стороны, мы работаем на переднем крае своей области, участвуем в формировании глобального направления, что тоже очень важно, потому что десятилетия догоняющего развития психологически достаточно тяжелы. Талантливым молодым людям приходится делать очень важные для страны и экономики дела, но при этом без шансов опубликоваться в ведущих журналах, потому что в мировом контексте это уже пройденный этап. Но он все равно требует больших физических и интеллектуальных затрат.
– Дайте ценный совет тем, кто действительно увлечен наукой и планирует пройти этот путь.
– Я пожелал бы осознать, что студенческие годы – закладка фундамента всей последующей жизни. Потом уже может не быть времени и возможностей. Смело выходить за рамки программы (у меня, когда я учился, было 36 аудиторных часов в неделю, сейчас примерно 26). Эту разницу нужно компенсировать самому. Такой подход созвучен времени – жизнь настолько быстро все меняет, что учиться нужно будет всю жизнь. Ещё хотел бы пожелать удачи в выборе руководителя и тематики. В работе советую ориентироваться на задачи максимальной сложности, даже если не получится, опыт будет бесценным. Молодость прощает ошибки, поэтому не нужно бояться ставить максимально высокие цели.