Наука и технологии России

Вход Регистрация

Когда наступит эпоха квантовых компьютеров

Задание редакции – взять интервью у профессора Евгения Чулкова я получила, когда он вылетел из Томска в Германию. Договорилась с ним, когда он прибыл в Японию, а на мои вопросы он отвечал уже из Испании – по Skype, конечно. И это лишь небольшая часть маршрутов современного учёного-космополита, обладателя одного из мегагрантов правительства РФ и руководителя международного проекта, который координирует работу многих научных групп по всему миру.

Коллектив_лаборатории__Евгения_Чулкова_в_ТГУ На этой фотографии только половина лаборатории Евгения Чулкова в ТГУ. Другая половина находится в командировках и на конференциях. Фото Андрея Кузнецова

Справка STRF.ru:
Евгений Владимирович Чулков-Савкин (род. в 1950 году) окончил физический факультет ТГУ в 1974 году, доктор физико-математических наук, профессор. С 2000 года профессор Университета Страны Басков и сотрудник Международного центра по физике (DIPC) (Испания, Сан-Себастьян). В 2010 году стал руководителем лаборатории наноструктурных материалов и покрытий в ТГУ, где проводят исследования в области топологических изоляторов. Проект поддержан грантом правительства РФ (постановление № 220) в размере 150 миллионов рублей и рассчитан на два года

Евгений Владимирович, получить крупный грант на фундаментальные исследования непросто, даже если это мейнстрим науки, в Вашем случае – науки о конденсированной материи. Как Вам это удалось?

– Ситуация была непростая. Мы понимали, что под развитие теоретического научного направления маловероятно выиграть грант. Поэтому мы разделили наш проект на две связанные части, каждая из которых тем не менее имеет свою направленность. Экспериментальная, более «приземлённая» часть наших исследований связана с разработкой нанокомпозитных градиентных покрытий, в которых отсутствует резкая граница между подложкой и покрытием. Их толщина может варьироваться от нескольких нанометров до сотен микрон в зависимости от их функционального назначения. Эти покрытия состоят из очень маленьких кристаллов, размеры которых всего несколько нанометров. Это существенно меняет физические свойства покрытий. Созданные нами металлические и оксидные покрытия позволяют резко повысить прочность и износостойкость материала. Обычное лезвие, как известно, быстро тупится при бритье, но если на него нанести наше покрытие, то вы получите «вечный» инструмент. Какая экономия! И, разумеется, без таких материалов не обойтись в космической индустрии и атомной промышленности. Мы сотрудничаем с заводами, и к концу проекта у нас будет два патента и коммерческие ионно-плазменные установки для нанесения таких покрытий, которые ждут своего покупателя.

Что касается топологических изоляторов, то последние несколько лет это направление бурно развивается, просто разрастается, как снежный ком. С одной стороны, это связано с потенциальными революционными приложениями топологических изоляторов в спинтронике и созданием квантовых компьютеров. С другой стороны, полученные материалы можно будет использовать для экспериментальной проверки некоторых предсказаний квантовой физики. Необычные свойства топологических изоляторов позволят создавать квантовые компьютеры с крайне низким уровнем помех при вычислениях и с минимальными затратами на тепловые потери. Уже сегодня предлагаются схемы транзисторов и сверхпроводников на основе топологических изоляторов. Недалеко время, когда они будут использованы для создания квантовых компьютеров.

Эта часть нашего проекта направлена не только на ближайшее, но и на более отдалённое будущее. По моему мнению, буквально сегодня-завтра появятся гаджеты спинтроники, в работе которых будет использован не только заряд электрона, но и его спин, а через пять-семь лет будет выход и на квантовые компьютеры.

Почему мы так стремились заниматься топологическими изоляторами? Во-первых, это прорыв в науке, который обещает огромные перспективы, во-вторых, мы находимся в русле не только сегодняшнего, но и завтрашнего дня, что отражается на высоком уровне наших публикаций.

В начале года вышла статья вашей группы “Atom-specific spin mapping and buried topological states in a homological series of topological insulators” («Пространственное распределение спина и глубокие топологические состояния в гомологической серии топологических изоляторов») в престижном мультидисциплинарном журнале Nature Communications, предназначенном для оперативных публикаций. В чём её суть?

– В 2010–2011 годах мы опубликовали несколько статей по топологическим изоляторам – в Physical Review Letters, «Письма ЖЭТФ» и Physical Review B: Condensed Matter. В статье, опубликованной в Nature Communications в 2012 году, вместе с зарубежными коллегами мы предсказали новый класс топологических изоляторов с экзотическими свойствами на поверхности, вырастили и исследовали эти материалы. Слой металла на их поверхности утоплен буквально на 1–2 нанометра и защищён слоем полупроводника. В этом состоянии материалы более устойчивы к воздействиям, и металлический слой не нарушается, что позволяет создавать из них топологические сверхпроводники и разные приложения спинтроники.

Несколько новых статей по нашему проекту направлено в Physical Review Letters и две из них уже приняты к печати, вышла работа в «Письма в ЖЭТФ». Мы планируем, что в этом году наша группа опубликует более двадцати статей, причём не меньше шести в очень престижных журналах с высоким импакт-фактором, около 8–9.

Вашими соавторами в статьях выступают учёные из разных стран. Какими качествами должен обладать учёный, чтобы координировать работу стольких научных групп?

– Действительно, сотрудничество с передовыми учёными в мире – это неотъемлемая часть проекта и всей нашей работы по топологическим изоляторам. В нашем проекте «на бумаге» числятся около 40 человек, а реально участвуют больше сотни. Это две группы из Халле (Институт физики микроструктур им. Макса Планка), теоретики и экспериментаторы, учёные из Гамбурга (Институт прикладной физики Гамбургского университета), физики из Юлиха, Вюрцбурга, Берлина, Мюнстера, Эрлангена и Марбурга, в Японии – это группы из Университетов Токио и Хиросимы. Швейцарию представляют учёные из Цюриха и Лозанны, Италию – из Рима и Милана, Испанию – Университет Страны Басков и Международный центр физики в Сан-Себастьяне, участвует Бакинский государственный университет и Институт физики НАНА (Азербайджан, Баку). В России это Томский государственный университет (ТГУ) и Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Институт физики полупроводников СО РАН и Институт геологии и минералогии СО РАН в Новосибирске, Дальневосточный научный центр, Курчатовский институт, собирается присоединиться Казанский университет. Как видите, приходится организовывать работу многих-многих групп, но на этом строится наука.

Работа в Nature Communications, например, это результат исследований учёных из пяти стран: России, Испании, Швейцарии, Германии и Азербайджана. Коллеги из Азербайджана выращивали образцы новых материалов, в Швейцарии и Германии проводили измерения, а за теоретическую часть на 90 процентов отвечали учёные из России и Сан-Себастьяна. Это не просто формальное сотрудничество или отписка в отчёте. Это реальность, которая воплощается в совместных статьях.

Хотя в проекте участвуют много учёных, напрямую мы не оплачиваем труд многих из них, этим занимаются их родные университеты. Наша работа, действительно, во многом построена на общем интересе, доверии и лидерстве ведущего учёного. Я организую это взаимодействие, постановку задач и подготовку образцов. В Баку и Новосибирске образцы выращивают, в другом месте проводят измерения с помощью сканирующей туннельной спектроскопии и микроскопии, фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением и со спиновым разрешением, используются и другие методики. Западные коллеги, как и мы, заинтересованы в таком сотрудничестве.

Мне приходится много ездить и общаться с участниками проекта, и во всех странах я вижу неподдельный интерес к общему делу, отсутствие предвзятого отношения к выходцам из разных научных групп и, самое главное, высокий уровень доверия. А это очень важный фактор, это нас всех объединяет, и я изо всех сил пытаюсь организовать сотрудничество на таком уровне, чтобы каждая группа получила максимум от нашего взаимодействия. Коллеги мне верят, и я ценю это гораздо выше, чем любые деньги. Ведь они сегодня есть, а завтра – нет, а доверие останется, поэтому мы получаем несравненно больше друг от друга в научном взаимодействии.

А как вовлекаете в научную деятельность молодёжь? Чем заинтересовываете?

– Наша высокая научная активность, о которой можно судить по публикациям, позволяет «выращивать» молодые кадры. Мы «варимся» в огромном котле самых актуальных совместных научных работ с экспериментаторами и теоретиками из многих стран. Привлечение молодёжи, «вливание свежей крови» просто необходимо. Со своей стороны ребята видят, как работают экспериментаторы и теоретики, «высокую» науку. Они начинают понимать и сами участвовать в так называемом strong competition, когда мы работаем на опережение, кто быстрее получит результаты и опубликует их – это вопрос научного приоритета. У нас есть молодые коллеги, которые в прошлом году защитили кандидатские диссертации, и через год-два мы уже планируем защиту их докторских диссертаций.

Расскажите, как развивался Ваш проект. Почему Вы решили в нём участвовать?

– Надо отметить, что развитие нашего проекта происходит бурно, но не хаотично, а стремительно. Формально мы работаем третий год и за два года, конечно, не могли бы достигнуть нынешнего положения, если бы не серьёзная предварительная подготовка.

В начале 2000-х я предложил декану физического факультета Томского государственного университета профессору Владимиру Михайловичу Кузнецову – а мы давнишние друзья, учились в одной группе – привлекать талантливых молодых людей для научной работы из ТГУ, фактически спасать их. У нас не было никакой поддержки, но я мог приглашать томских студентов в Испанию. Иначе они бы ушли в «фирмочки» и «конторки», просто растворились бы в стандартной среде, а ведь талантливыми рождаются единицы. Сначала он был настроен пессимистично, так как не видел перспективы развития науки в России – всё было в «полузагнанном» состоянии. Мне, в конце концов, удалось его убедить в том, что «сегодня» для науки – это вчерашний день, надо смотреть в ближайшее будущее. Без такого сотрудничества мы не смогли бы довести наш проект до такого высокого уровня за два года, это противоречит законам природы, но сегодня – он развивается, как снежный ком.

С 2003 года мы приступили к общей работе, я приглашал учёных и студентов: не было месяца в Сан-Себастьяне, чтобы не приезжали россияне, в частности из Томска, на два-три месяца. Но я не могу это назвать переманиванием кадров, скорее вовлечением в современную науку на передних её рубежах, и, кроме того, это была большая материальная помощь для наших учёных.

В 2009 году физики ТГУ выиграли проект по наноматериалам в ФЦП «Кадры», которым я руководил, и, наконец, мегагрант! Это была фантастика, колоссальная поддержка. Теперь на моих плечах не лежит задача обеспечить финансовую поддержку из Испании, это стало возможным и в России. И научная молодёжь зашевелилась, она поверила, что это не временно. Я и не пытаюсь вырабатывать у ребят отношение временности. Страна-то у нас богатая, надо только пошевелиться и разумно всё организовать. Сегодня наши молодые кадры сознательно занимаются наукой, они с удовольствием выезжают за границу обмениваться опытом, но не хотят уезжать навсегда. Я вижу в этом большой позитив – в отличие от 90-х годов, когда все пытались уехать. Это один из самых позорных периодов в стране, когда талантливые люди вынуждены были покидать страну, чтобы не превращаться в чистильщиков сапог. Я надеюсь, что такого не повторится больше никогда. При массовом отъезде талантов страна теряет будущее как экономически и технологически развитая, а также как политически независимая страна.

Проект рассчитан до конца года, что дальше?

– Я надеюсь на его продление, иначе всё зря и такие научные проекты будут выглядеть мотивированными скорее политически, чем реальной необходимостью. Люди, которых мне удалось вырастить, в противном случае будут искать путь на Запад, и я им в этом помогу, ведь я не могу их оставить в беде, хотя такого замысла нет.

Россия – большая и богатая страна очень толковых людей, но какая бы страна ни была, если она не будет вкладывать в науку, то у неё нет будущего. Наука двигает развитие человечества во всех смыслах. Можно закупать технологии, но это временное мероприятие, которое служит для улучшения ситуации и не может быть перманентным. Это удел не такой страны, как Россия, это не перспективный путь.

Как Вы оцениваете научную ситуацию в Томске сегодня?

– Я думаю, что научный прогресс идёт, настроение разумное, но людям не хватает уровня финансовой поддержки. Вы можете себе представить, что полный профессор в Томске получает 25–30 тысяч рублей, причём до налогов. Это сдерживает развитие науки, потому что люди «бегают», чтобы заработать на жизнь, у них нет времени, чтобы заниматься наукой.

Что можно сделать в этой ситуации? Во-первых, организовать разумную финансовую дисциплину, чтобы у учёных был более обеспеченный статус. Во-вторых, нужны серьёзные лидеры, но не простые, ведь их можно классифицировать по уровням. Нужны лидеры очень высокого уровня, которые в состоянии определять научную политику для развития науки в крупных университетах, не только в ТГУ. Такие лидеры способны пробить большую брешь, а не маленькое отверстие в развитии и поднятии научных групп на очень высокий уровень. К сожалению, во многих случаях тем отчаянным людям, которые остались в России, не хватает опыта, чтобы организовать науку на международном уровне, хотя есть голова и знания. Я как человек, покрутившийся за рубежом, вижу многое другими глазами, что невозможно понять, работая только в России.

Но я очень доволен развитием проекта, активностью людей, динамизмом и желанием работать вместе, получать новые результаты, раздвигать горизонты науки. Люди проявляют инициативу, быстро развиваются и получают от этого удовлетворение. Это один из главных результатов проекта.

РЕЙТИНГ

3.86
голосов: 7

Обсуждение