Лабораторию «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» можно назвать одной из самых молодых в университете. Не только потому, что она основана всего 9 лет назад, став в 2011 году одной из первых в стране, победившей в конкурсе мегагрантов Правительства РФ. Здесь всегда очень много молодежи: от школьников до аспирантов, которых привлекает возможность стать разработчиками метаматериалов, которых пока не существует, или принять участие в одном из самых «крутых» проектов современной науки — создании квантового компьютера. Именно сюда, в «Сверхпроводящие метаматериалы» можно прийти зеленым первокурсником и остаться надолго.
Так произошло с Александром Григорьевым, когда на третьем курсе после лекции Александра Загоскина «Квантовые компьютеры, квантовая инженерия и квантовость», он пришел в лабораторию и сказал, что хочет «делать что-то полезное для квантового компьютера». Как говорит Александр, к третьему курсу с направлением ресёрча определяется уже довольно много студентов, поэтому страшно не было, было интересно.
В это время в лаборатории начинался проект по квантовым вычислениям, одной из задач которого было реализовать считывание кубита. Считывать сверхпроводниковый кубит можно разными способами, но везде важны точность и скорость. Хорошую точность можно получить, если использовать сложную математическую обработку сигнала, а скорость при применении простого алгоритма, причём сразу «в железе». Эти два требования сложно совместить и для решения таких задач существуют так называемые ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы).
Как раз в этот момент в лаборатории появилась ПЛИС с приёмником сигналов, причём не маленькая, какие обычно используются на лабораторных работах у студентов-электронщиков, а большая — для ресурсоёмких промышленных применений.
По словам инженера лаборатории Ильи Беседина, научного консультанта Саши, «Ни у кого в лаборатории в этот момент не было опыта работы с ПЛИС, тем более с большой. Но физик-экспериментатор в наше время — это не просто человек, который хорошо учил физику, а тот, кто может работать с целым набором различного оборудования, причём зачастую очень сложного. Мы предложили Саше попробовать разобраться с этой штукой, сперва научиться автоматизировать работу с ней с помощью штатных (как потом оказалось, не очень удобных) инструментов на компьютере. По мере того, как Саша разбирался, разбирались и мы, учились с ней работать, ставить задачи. По мере изучения ПЛИС стало понятно, если мы действительно хотим делать настоящий квантовый компьютер, то нужно перепрограммировать эту ее целиком».
В начале четвёртого курса Александру Григорьеву была поставлена конкретная задача по реализации единовременного дисперсионного считывания кубита с определением состояния в реальном времени с помощью линейного дискриминатора состояния. Как говорит Илья Беседин, это было тяжело. Саше помогал инженер нашей лаборатории, Николай Абрамов: Саша занимался интерфейсом с компьютером и реализацией кода математической обработки, а Коля — интерфейсами передачи данных между ПЛИС, приёмником и памятью.
После защиты бакалаврской работы, Саша Григорьев поступил в магистратуру кафедры теоретической физики и квантовых технологий и поехал на стажировку в технологический университет Карлсруэ, в группу с инженерным уклоном, которая работала над проектом полноценной интегрированной системы управления и считывания кубитов с помощью ПЛИС. Там он познакомился с инструментами, которые используются для разработки сложных электронных приборов в промышленности. Устройство, которое делало группа в Карлсруэ, умело делать всё то, что делало Сашино устройство, и ещё много кроме этого.
На стажировке Александр Григорьев познакомился с немецкими учеными, и вместе с научным руководителем придумал интересную тему для совместной деятельности с группой в Карлсруэ. Группа ученых НИТУ «МИСиС» находится на стороне применения устройства для измерения квантовых свойств излучения от сверхпроводящих метаматериалов, а группа в Карлсруэ совершенствует свою платформу. Саша находится на обеих сторонах: он понимает как работает платформа, может настроить её, исправлять ошибки в ней и добавлять небольшие функциональные куски; с другой стороны, он работает над физической реализацией эксперимента в лаборатории.
Как отмечает научный консультант Григорьева Илья Беседин, его образовательный опыт абсолютно уникален — он хочет продолжать заниматься квантовыми вычислениями на сврехпроводниках, но на самом деле перед ним открыты двери не только в науку, но и в электронику или программирование.
«Абитуриентам и студентам я бы посоветовал очень серьёзно отнестись к выбору научного руководителя. Мне в этом плане очень повезло. В общем-то всё, что описано в статье — заслуга скорее Ильи Беседина и Николая Абрамова, моих руководителей. Сейчас я поступаю в аспирантуру, у нас с ними большие планы, в том числе в направлении электроники», — говорит Александр Григорьев.