Mục lục:

Mục tiêu và mục tiêu của trung tâm khoa học Nga với máy tính lượng tử và cảm biến sinh học
Mục tiêu và mục tiêu của trung tâm khoa học Nga với máy tính lượng tử và cảm biến sinh học

Video: Mục tiêu và mục tiêu của trung tâm khoa học Nga với máy tính lượng tử và cảm biến sinh học

Video: Mục tiêu và mục tiêu của trung tâm khoa học Nga với máy tính lượng tử và cảm biến sinh học
Video: Liên Xô sụp đổ như thế nào? Hiểu rõ trong 5 phút 2024, Tháng Ba
Anonim

Sự ra đời của máy tính lượng tử sẽ cho phép nhân loại tạo ra các loại nhiên liệu mới và tạo ra bước đột phá trong y học. Ý kiến này được chia sẻ bởi giám đốc Trung tâm Khoa học "Hệ thống vi mô / nano chức năng" tại Đại học Kỹ thuật Nhà nước Matxcova. N. E. Bauman Ilya Rodionov. Theo ông, một trong những nhiệm vụ chính của phòng thí nghiệm do ông đứng đầu là phát triển các thiết bị cho tính toán lượng tử. Trong một cuộc phỏng vấn với RT, nhà khoa học cũng nói về sự phát triển của cảm biến sinh học để chẩn đoán tình trạng của con người trong thời gian thực.

Trung tâm của bạn được thành lập như thế nào, nó là gì?

- Trung tâm được thành lập cách đây không lâu, cách đây 5 năm. Ý tưởng tạo ra nó dựa trên sự phát triển của các thiết bị dựa trên các nguyên lý vật lý mới. Chúng tôi muốn tạo ra những công nghệ chưa tồn tại trên thế giới và điều đó sẽ mang lại lợi ích cho mọi người.

11 công ty hàng đầu thế giới đã tham gia vào việc thành lập trung tâm để có thể cung cấp cơ sở hạ tầng cần thiết và trang thiết bị tốt nhất. Dự án được triển khai nhanh chóng, chỉ trong một năm. Ba tháng sau, chúng tôi bắt đầu phát triển các giải pháp công nghệ, trên cơ sở đó tất cả các thiết bị trong trung tâm đang được tạo ra ngày nay.

Trung tâm này hoạt động dựa trên "phòng sạch" - một phòng công nghiệp, trong đó độ ẩm, nhiệt độ và lượng hạt trong không khí được kiểm soát. Những thông số này cực kỳ quan trọng vì chúng tôi đang làm việc với những cấu trúc rất nhỏ, có kích thước khoảng 10 nanomet, bằng một phần nghìn đường kính của sợi tóc người.

Bạn đang tiến hành nghiên cứu phát triển cơ sở nguyên tố cho các thiết bị thuộc thế hệ mới: từ máy tính lượng tử đến cảm biến sinh học. Bạn đã quản lý để làm gì?

- Tôi sẽ chỉ ra ba lĩnh vực chính mà kết quả của chúng tôi đã đạt đến tầm thế giới và ở một số nơi thậm chí còn vượt qua nó. Trung tâm là nhà thầu công nghệ hàng đầu cho hai dự án lớn nhất ở Nga trong lĩnh vực điện toán lượng tử. Mỗi người trong số họ phát triển cơ sở phần tử của riêng mình: chip quang tử dựa trên nguyên lý của quang âm nano và mạch qubit dựa trên chất siêu dẫn.

Tất cả các phòng thí nghiệm hàng đầu ở Nga xử lý điện toán lượng tử đều sử dụng chip của chúng tôi. Trong các thông số riêng lẻ, các yếu tố chức năng của thiết bị của chúng tôi thể hiện kết quả vượt quá mức thế giới.

Lĩnh vực thứ hai là công nghệ sinh học. Một số công nghệ đã được phát triển để tạo ra cái gọi là phòng thí nghiệm trên một con chip. Đây là hướng đi sẽ giúp cứu sống nhiều người trong tương lai. Chúng tôi đang phát triển các thiết bị di động có thể chẩn đoán tình trạng của một người trong thời gian thực và thậm chí thực hiện hiệu quả điều trị.

Lĩnh vực quan trọng thứ ba là phát triển các cảm biến cảm biến và các nguồn bức xạ. Trong ba năm qua, chúng tôi đã lập nhiều kỷ lục thế giới cùng một lúc, tạo ra các cảm biến sinh học có độ nhạy kỷ lục đối với các điểm đánh dấu đặc biệt quan trọng. Một số cảm biến này có thể phát hiện tới ba hạt vật chất trên một nghìn tỷ hạt vật chất mà chúng bị hòa tan. Không có thiết bị như vậy trên thế giới ngày nay.

Cùng với các đối tác Mỹ, chúng tôi sản xuất các cấu trúc mà trên đó các nguồn photon đơn được tạo ra. Đây là những thiết bị được sử dụng trong sinh học, máy tính lượng tử và truyền thông.

Công việc với học viên ở trung tâm được tổ chức như thế nào? Bạn có nhận được tất cả hay chỉ những gì tốt nhất trong số những thứ tốt nhất và cho một dự án cụ thể?

- Những thứ tốt nhất trong số những thứ tốt nhất đều đến được đây, và không chỉ từ trường đại học của chúng tôi. Hơn 90% sinh viên và sinh viên tốt nghiệp của Baumanka, cũng như các sinh viên từ Đại học Bang Moscow và Phystech, làm việc tại trung tâm. Chúng tôi mở cửa cho sinh viên và sinh viên tốt nghiệp của tất cả các trường đại học. Nhân tiện, tôi thường nói: "Các bạn, chúng tôi không có học sinh ở đây." Điều này chỉ có nghĩa một điều - tất cả mọi người đến đây ngay lập tức làm việc với các vấn đề thực tế. Cơ sở của phương pháp giảng dạy tiếng Nga, mà Baumanka nổi tiếng, là giảng dạy trên các nhiệm vụ thực tế, "chiến đấu". Mỗi học sinh là nhân viên của chúng tôi.

Mọi người đều có quyền sử dụng thiết bị và vật liệu, họ có thể tự làm một việc gì đó không?

- Các thiết bị riêng lẻ bên trong "phòng sạch" có giá 2-3 triệu €. Do đó, tất nhiên, không phải ai cũng có quyền sử dụng. Trước khi bạn có thể làm việc độc lập trên thiết bị đó, bạn phải trải qua một hệ thống đào tạo nhiều giai đoạn. Bài kiểm tra đầu tiên là kiểm tra kiến thức về các quy tắc ứng xử và làm việc bên trong "phòng sạch".

Các thiết bị riêng lẻ bên trong "phòng sạch" có giá 2-3 triệu euro
Các thiết bị riêng lẻ bên trong "phòng sạch" có giá 2-3 triệu euro

Sau đó, những người này trải qua một số giai đoạn đào tạo ở nước ngoài - từ một nhà sản xuất thiết bị hoặc trong các phòng thí nghiệm thân thiện với chúng tôi. Họ nghiên cứu trong một thời gian dài - để tiếp cận với các phần thiết bị riêng lẻ, bạn cần phải học trong khoảng một năm.

Bạn đã đề cập rằng các con chip được sản xuất tại trung tâm của bạn được sử dụng trong tất cả các phòng thí nghiệm hàng đầu của Nga liên quan đến tính toán lượng tử. Những phát triển của bạn sẽ giúp ích như thế nào trong việc tạo ra một máy tính lượng tử dưới dạng một thiết bị vật lý thực sự?

- Xây dựng một máy tính lượng tử là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn. Việc phát triển các thiết bị tích hợp, chip xử lý chỉ là một phần của dự án lượng tử toàn cầu. Nó cũng bao gồm các thuật toán phức tạp nhất, tạo ra phần mềm đặc biệt, cài đặt thử nghiệm đông lạnh.

Một nhóm lớn các chuyên gia từ các trường đại học và nhóm nghiên cứu khác nhau hiện đang làm việc để giải quyết các mục tiêu đã đặt ra. Nhiệm vụ của chúng tôi là cung cấp cho các đồng nghiệp của mình một cơ sở nguyên tố chất lượng cao, sẽ làm nền tảng cho một máy tính lượng tử của Nga.

Bạn nghĩ máy tính lượng tử vạn năng có chức năng thực sự đầu tiên sẽ xuất hiện khi nào và ở đâu? Tại sao sự phát triển của nó lại quan trọng?

- Rất khó để dự đoán một máy tính lượng tử sẽ được tạo ra ở đâu và khi nào. Các chuyên gia của các phòng thí nghiệm và doanh nghiệp hàng đầu thế giới gọi thời hạn từ 5 đến 20 năm. Chúng tôi có những nhân viên trẻ ở trung tâm, nhưng chúng tôi rất tỉnh táo trong những dự báo của mình. Thậm chí, 15-20 năm là khoảng thời gian rất gần. Những khả năng mà máy tính lượng tử mang lại là vô tận, chúng sẽ thay đổi hoàn toàn cuộc sống của nhân loại. Bắt đầu từ thuốc, thiết bị y tế và kết thúc bằng năng lượng mới, vật liệu mới.

Có thể mất đến 20 năm hoặc hơn để phát triển một máy tính lượng tử
Có thể mất đến 20 năm hoặc hơn để phát triển một máy tính lượng tử

Rất có thể cuối cùng chúng ta sẽ đánh bại được bệnh ung thư. Một số lượng lớn các lĩnh vực ứng dụng yêu cầu tính toán cực nhanh và mô phỏng các hệ thống lượng tử, điều này sẽ giúp chúng ta có thể tạo ra một bộ xử lý lượng tử. Đây là một thành tựu vĩ đại của nhân loại, chắc chắn sẽ trở thành hiện thực. Và tôi hy vọng nó sẽ xảy ra ngay tại đây.

Bạn đã nói về việc tạo ra cảm biến sinh học và sự phát triển của công nghệ tạo ra vật liệu cho chúng. Có những nguyên mẫu đang hoạt động, những phát triển đầy hứa hẹn mà bạn có thể nói về không?

- Niềm tự hào của chúng tôi là một cách tiếp cận mới trong việc tạo ra các vật liệu biểu mô (vật liệu có mạng tinh thể hoàn hảo. - RT). Trước đây, chúng được tạo ra bằng các phương pháp rất tốn kém. Nhóm của chúng tôi đã cố gắng phát triển một công nghệ tương đối rẻ, mà chúng tôi đã được cấp bằng sáng chế tại Liên bang Nga và hiện chúng tôi đang cấp bằng sáng chế quốc tế.

Chúng tôi đã học được cách tạo ra bạc hình chóp mà các nhà khoa học trên khắp thế giới đã nghiên cứu không thành công trong 60 năm qua. Một số thiết bị plasmonic độc đáo đã được tạo ra trên cơ sở bạc: nguồn bức xạ, cảm biến có độ nhạy kỷ lục, máy dò các dấu hiệu sinh học để xác định các bệnh tim mạch.

Công nghệ tương tự cũng được áp dụng cho các kim loại khác được sử dụng trong cảm biến sinh học và trong các nguồn đơn photon. Ví dụ, dựa trên nhôm hình trục, chúng tôi tạo ra các qubit siêu dẫn. Giải pháp của chúng tôi hóa ra thực sự phổ biến.

Hãy cho biết vai trò và ý nghĩa của quang âm nano. Tại sao Nga cần phát triển theo hướng này?

- Điện tử phát triển rất nhanh trong những thập kỷ qua. Hạt tải điện trong các thiết bị này là các electron. Nhưng electron vốn có giới hạn. Mặt khác, quang tử cho chúng ta cơ hội làm việc với một vật mang thông tin khác - một photon có thể điều khiển được.

Ánh sáng là thứ nhanh nhất mà chúng tôi có. Những tàu sân bay hoàn hảo hơn vẫn chưa được nhân loại biết đến. Do đó, chúng tôi coi mọi thứ liên quan đến quang âm nano là vô cùng hứa hẹn. Đây là những loại thiết bị điện toán mới, thiết bị sinh học mới, một loạt các hướng ứng dụng.

Bạn đã đề cập đến "phòng thí nghiệm trên một con chip". Nó là gì, làm thế nào nó có thể được áp dụng hoặc nó đã được áp dụng?

- “Phòng thí nghiệm trên chip” - một nỗ lực nhằm thay đổi cơ sở hoạt động trong lĩnh vực phân tích y sinh. Ví dụ, để có được một xét nghiệm máu ngày hôm nay, chúng tôi đến phòng thí nghiệm và lấy mẫu. Sau đó, trong một thời gian - vài giờ hoặc vài ngày - chúng tôi chờ đợi kết quả. Vì vậy, trong "phòng thí nghiệm trên một con chip", công việc với các mẫu được chuyển sang cấp micromet, đến kích thước hiển vi. Điều này cho phép bạn tăng tốc hoàn toàn tất cả các quy trình.

Nó sẽ có thể đánh giá tình trạng của chúng tôi trong thời gian thực. Chúng ta sẽ mang trong túi một loại thiết bị nào đó có thể nói rằng mọi thứ đều ổn. Hoặc, ví dụ, mức cholesterol bị vượt quá hoặc một chỉ số quan trọng khác.

Sắp tới một người sẽ sử dụng những tiện ích gì? Điều gì sẽ thay thế "đồng hồ thông minh" hiện có?

- Nếu chúng ta tưởng tượng rằng một máy tính lượng tử và các thiết bị thuộc loại "phòng thí nghiệm trên chip" đã được tạo ra, có các thiết bị quang tử "trên bo mạch" mà chúng ta đang tích cực làm việc, thì "đồng hồ thông minh" của chúng ta có thể được biến thành một trung tâm dữ liệu hoạt động với sức mạnh lớn hơn bất kỳ siêu máy tính nào trên trái đất hiện nay. Và điều này chỉ là khởi đầu.

Một máy tính lượng tử sẽ giúp bạn có thể tính toán các chất có đặc tính định trước và tạo ra các nguồn nhiên liệu mới
Một máy tính lượng tử sẽ giúp bạn có thể tính toán các chất có đặc tính định trước và tạo ra các nguồn nhiên liệu mới

Tại sao ô tô không bay? Bởi vì chúng ta không có nguồn nhiên liệu cho phép chúng ta duy trì động cơ hoạt động trong thời gian dài. Có một máy bay phản lực cất cánh thẳng đứng và một động cơ như vậy có thể được lắp vào ô tô. Tuy nhiên, điều này sẽ yêu cầu toàn bộ một thùng nhiên liệu.

Một máy tính lượng tử sẽ cho phép tính toán các chất có đặc tính định trước và tạo ra các nguồn nhiên liệu mới. Với sự ra đời của những thứ mà chúng ta đang làm ở trung tâm ngày nay, rất nhiều công nghệ mới sẽ ra đời, và tất cả những bộ phim Chiến tranh giữa các vì sao tuyệt vời này sẽ gần với thực tế sau một thời gian.

Đề xuất: