Шаг в будущее: ученые представили свои разработки в области квантовых технологий

Петербург и Москву связали первым в мире квантовым каналом. Об этом рассказали участники большой научной конференции по физике полупроводников, которая в эти дни проходит в университете имени Алферова.

На форум приехали ведущие физики страны. Ученые также представили свои достижения в области лазерной техники и радиоэлектронной борьбы. Многие разработки, которые сегодня кажутся фантастическими, уже завтра могут стать частью повседневной жизни. О науке на уровне молекул и атомов расскажет корреспондент «Известий» Родион Северьянов.

Мало похоже на лазерную установку из фантастических фильмов, но это рабочее место специалистов лаборатории квантовой фотоники, которые докладывают о своих разработках на российской конференции по физике полупроводников.

На экране — формулы и диаграммы, малопонятные непосвященному человеку. Но все становится на свои места, когда узнаешь о сферах применения полупроводников и гетероструктур.

«Например, благодаря этому существует такое понятие как Интернет, поскольку те самые высокоскоростные линии связи — это, прежде всего, оптические системы, там данные передаются с помощью пучков света», — говорит ректор Санкт-Петербургского национального исследовательского академического университета имени Ж. И. Алферова Александр Наумов.

Или любая лазерная техника — от дальномеров и газоанализаторов во всех областях до медицины и тяжелой металлургии. Разработки физиков применимы и в сфере ВПК, прежде всего, это системы радиоэлектронной борьбы.

«Способность коммутировать тераваттные мощности или сотни мегаватт мощности… Сейчас полупроводниковые приборы, коммутаторы работают, они разрабатываются и в физико-техническом институте. Здесь, в Петербурге, будет строиться завод по производству изделий силовой электроники на базе карбид кремния», — говорит директор физико-технического института имени А. Ф Иоффе Сергей Иванов.

Сотрудники лаборатории квантоворазмерных гетероструктур работают на молекулярном и даже на атомарном уровне. Установку готовят к рабочему режиму около месяца. Затем шесть часов испытаний, чтобы в камере не осталось никаких посторонних примесей.

В этой камере и растут гетероструктуры — под действием высокой температуры и в полном вакууме, один молекулярный слой за другим. Результат этих экспериментов и исследований практически каждый носит в кармане — мобильный телефон. В частности, его фонарик.

Выращенную структуру тестируют двумя этажами выше, в лаборатории квантовой фотоники, чтобы сделать новый шаг в будущее.

«Квантовые компьютеры можно делать на фотонах. Исследуется много областей — это сверхпроводники, ионы, атомы. Фотонная платформа тоже развивается в нашей стране, мы делаем источники для этой платформы, чтобы создать квантовый компьютер на фотонах. Второе возможное применение — квантовая криптография, когда вам нужно передать зашифрованное сообщение по оптоволокну на большое расстояние. Проще всего использовать эффект квантовой физики», — говорит научный сотрудник физико-технического института имени А. Ф. Иоффе Максим Рахлин.

И такой защищенный канал квантовой связи уже создан между двумя столицами. В перспективе — продление канала до Владивостока. А дальше еще более фантастические разработки.

«Это система передачи связи и энергии — это очень популярно. Сейчас становится возможным передавать энергию одновременно информацию по лазерному лучу», — говорит директор физико-технического института имени А. Ф Иоффе Сергей Иванов.

Фундаментальные исследования не дают моментального результата. Физики для примера вспоминают опыт отца электротехники — Фарадея.

«Первый опыт с электричеством. Говорят, на одной из публичных лекций Майклу Фарадею был задан такой же вопрос: „Господин Фарадей, какой прок от этих ваших фокусов с электричеством?“ От открытия квантовых точек до его практического воплощения в тех же самых телевизионных системах — экраны телевизора. Это примерно 20 лет», —говорит ректор Санкт-Петербургского национального исследовательского академического университета имени Ж. И. Алферова Александр Наумов.

И что особо отмечают организаторы конференции: среди 350 участников около половины — не старше 35 лет. А это значит, что наука молодеет, и фундаментальные исследования уже при этих ученых найдут практическое применение.