Квантовая физика и квантовые технологии — очень прогрессивные направления в науке и технике, охватывающие и безопасную связь, и суперкомпьютеры, и в перспективе даже персональную медицину. Заведующий лабораторией «Квантовая инженерия света» ЮУрГУ, доктор физико-математических наук, профессор Сергей Кулик рассказал о развитии квантовых технологий сегодня, а также о том, каково исследовать вещи, которых в нашем мире нет.
Фрагмент установки Квантово-оптический сенсор малых смещений / ©Евгений Загоскин
— Сергей Павлович, какие сейчас особенно важные события происходят в квантовой физике, в квантовых технологиях?
— Наверное, самое важное из событий — это Нобелевская премия за исследования в области запутанных состояний в прошлом году. Это специфические квантовые состояния, которые являются ресурсными, то есть на их основе можно что-то делать практическое — в этой науке такие действия принято называть протоколами. И вот за разработку и исследование этих состояний на протяжении нескольких десятилетий была дана Нобелевская премия.
Это как раз то, чем мы занимаемся здесь, в ЮУрГУ, и в Московском университете. И это очень важно: это показывает, что мировое сообщество по достоинству оценило вклад ученых в это направление. Рассказать об этих состояниях в научно-популярном интервью непросто, потому что в классическом мире это вещи, которых просто нет. Поэтому не надо стараться их понимать, надо просто их принять и поверить в них.
— Чем вообще занималась и занимается сейчас квантовая физика?
— Квантовая физика в своей эволюции испытывала несколько стадий. Первым этапом или первой квантовой революцией стал момент, когда ученым удалось объяснить и предсказать эффекты, которые называются коллективными или ансамблевыми — с участием большого числа квантовых объектов: атомов, молекул, ионов, фотонов. Яркий пример — атомная бомба. А сегодня это фактически любой предмет, работающий от 220 В, которым мы пользуемся: компьютер, смартфон, лазерные указки — все это квантовая физика, квантовые технологии.
А примерно с конца ХХ века мы живем в эпоху так называемой второй квантовой революции: ученые-экспериментаторы получили доступ к индивидуальным квантовым объектам. Все те же фотоны, ионы, молекулы, проводящие контакты — только одиночные. И оказалось, что изучение их свойств сулит огромные перспективы в квантовых вычислениях, квантовой связи и квантовой сенсорике.
— Как вы считаете, квантовая физика — это больше сложно или интересно?
— Это и сложно, и интересно. У вас получается альтернатива: либо пытаться понять, как это работает, и тогда один из вариантов вашей дальнейшей жизни — это сумасшедший дом, потому что понять это невозможно. Либо же это принять, буквально поверить в то, что делали другие ученые, в их разработки и использовать это в своей работе. Поэтому да, это и сложно, и очень интересно — пытаться использовать на практике то, что никто не может понять, как работает.
— Почему однажды вы выбрали именно квантовую физику, как свое научное направление?
— Так получилось, что я не выбирал. Мой папа, который был физиком, отправил меня на физический факультет МГУ, и я особенно не рассуждал на тему, куда мне идти. А на втором курсе я случайно оказался в лаборатории, в которой я до сих пор, можно сказать, и нахожусь. В этой лаборатории как раз занимались проблемами квантовой механики. И мне там настолько понравилось, и такие люди там были хорошие и в человеческом, и в профессиональном смысле, что я там остался, прикипел и до сих пор этим занимаюсь.
— А что вы можете сказать о развитии этого направления в ЮУрГУ? Какие проекты реализуются сейчас?
— ЮУрГУ, к счастью, продолжает традиции Школы Бориса Яковлевича Зельдовича и его учеников, которые эту школу и составляют. Но там в основном были, и это важно помнить, ученые-теоретики. А в квантовой физике нужны еще и эксперименты. Сейчас мы экспериментально работаем над одним из основных эффектов квантовой оптики — эффектом антикорреляции фотонов. Эксперимент длится уже около девяти месяцев, и последние две недели, что называется, процесс пошел! Экспериментаторы из ЮУрГУ, я считаю, достойно все это время работали, они стали уже вполне самостоятельными исследователями. Это очень важно.
— Скажите, пожалуйста, много ли молодых специалистов приходит сейчас в эту сферу?
— Молодые ученые потихоньку приходят. Но кадровый вопрос по-прежнему стоит очень остро. Причем не только с точки зрения того, приходят молодые специалисты или нет. Очень важен уровень подготовки. В целом все квантовые технологии – это очень сложная тема. Чтобы подготовить квалифицированного специалиста в этой области, нужно минимум пять лет. И, конечно же, такой специалист должен знать общие разделы физики: квантовую механику, статфизику, термодинамику и прочее. И, например, сейчас в ЮУрГУ разрабатываются новые учебные программы, в которых это учитывается. Это важный процесс, который как раз способствует качественному развитию этого направления в ЮУрГУ. Да, быстрыми результаты не будут. Но процесс идет. Это главное.
Валерия Литвиненко
