Чтение онлайн

Этим проектом занимается группа специалистов из ФИАНа, которые работают вместе с Алексеем Акимовым. Они не входят непосредственно в его научную группу, но давно сотрудничают с нами.

Весь техпроцесс у нас уже промоделирован и отработан, в настоящее время идут переговоры по размещению первого заказа. Есть, впрочем, и другие, “гражданские” возможности практического применения этих фотодетекторов, одна из самых очевидных — медицинская томография».

Второй проект, который в РКЦ тоже на подходе, — разработки группы Владимира Белотелова по сверхчувствительным магнитным сенсорам.

Как объясняет Руслан Юнусов, «в данном случае мы изначально ориентируемся на один конкретный рынок, который уже существует. Этот рынок — магнитная кардиотомография, пока довольно маленький, поскольку “девайсы” на нем очень дорогие. В чем суть этой технологии? Вместо обычной кардиограммы снимается магнитограмма работы сердца, для которой нужны очень чувствительные датчики, разработкой которых, в свою очередь, занимается группа Алексея Устинова. В идеале себестоимость этих датчиков будет заметно ниже, чем у традиционных аналогов. И вполне возможно, что благодаря этим датчикам нам удастся серьезно расшевелить рынок, потому что сама потребность в них существует, но текущая стоимость приборов, порядка миллиона евро, сильно ограничивает спрос».

Два описанных выше проекта, по оценкам Юнусова, можно достаточно уверенно отнести к категории «близкие к практической реализации», поскольку есть почти готовые технологии и понимание того, где они могут быть востребованы.

Кроме того, у группы Белотелова есть еще один перспективный проект по спинтронике — так называемые спиновые диоды. Это абсолютно новое направление с вполне осязаемыми коммерческими перспективами, однако до конечной, практической стадии здесь чуть дальше, чем у предыдущих двух проектов. В принципе прототипы таких спиновых диодов специалистами РКЦ уже получены. По характеристикам они не уступают стандартным полупроводниковым диодам, но далее необходимо доводить технологию до стадии «готовых девайсов».

У большинства остальных проектов, представленных в топ-списке РКЦ, предположительное время доводки до конечной стадии несколько большее. Однако при удачном стечении обстоятельств и они могут быть успешно коммерциализированы через три-пять лет.

Основная загвоздка для этой группы проектов, по словам Руслана Юнусова, не технологическая незрелость, а недостаточная проработка возможных рынков сбыта, — в целом ряде случаев они пока выглядят слишком маленькими для того, чтобы начинать активно заниматься доводкой технологий.

Орел и решка со светом

Особо следует упомянуть об очень интересном проекте группы Александра Львовского , который недавно успешно сконструировал так называемый балансный детектор.

Вот как описывает его сам создатель: «На самом деле это довольно простое устройство: свет попадает на светоделитель, где разделяется пополам и затем детектируется двумя фотодиодами. В итоге фототок этих диодов вычитается друг из друга. Казалось бы, конечный результат этой простой математической операции должен быть нулевым (по крайней мере в классической физической теории), однако в квантовом мире ноль — это далеко не обязательный результат, потому что свет состоит из фотонов, а каждый фотон с вероятностью 50 на 50 проходит через светоделитель или отражается от него. То есть происходит такая квантовая игра в орла и решку, в которой, понятное дело, точного совпадения суммы обеих возможных результатов достичь практически невозможно. Будет всегда получаться какая-то ненулевая, случайная разница. И отсюда возникла простая идея: сделать на основе такого балансного детектора универсальный генератор случайных чисел. Кстати, это очень полезное устройство, которое есть в каждом современном мобильном телефоне, смартфоне и других электронных гаджетах.

Дело в том, что те генераторы, которые стоят в мобильниках, — это на самом деле псевдослучайные генераторы, поскольку они используют те или иные математические операции. В случае же с квантовым детектором генерируются фундаментально случайные числа, так как итоговый результат всякий раз абсолютно непредсказуем.

Балансный детектор можно использовать и для детектирования очень слабых полей. У его светоделителя два входных и два выходных канала, и если во второй входной канал направить некий крайне слабый сигнал, на уровне одного фотона, этот сигнал в итоге очень заметно изменит вычисляемую разницу значений двух фототоков. Простой пример использования в данном случае — классические (неквантовые) коммуникационные линии. Сегодня для них, как правило, используются волоконно-оптические кабели, но волокно проложить можно далеко не везде: например, трудно это сделать в высокогорье или, скажем, в зоне ведения боевых действий. Поэтому иногда приходится использовать коммуникации по открытому пространству: с одной стороны включается лазер, а с другой — приемник света. Понятно, что добиться четкой фиксации лазерного сигнала приемником далеко не просто, особенно если речь идет о приличных расстояниях между точкой его отправки и приема. И здесь (опять-таки в теории) может очень помочь наш балансный детектор, который будет четко фиксировать даже самые слабые сигналы от лазера».

Однако, как отмечает уже Руслан Юнусов, у этого замечательного прибора Львовского есть пока несколько недостатков, тормозящих его ускоренную доводку до стадии коммерческого прототипа. Самый, пожалуй, серьезный из них — его нынешний размер: «Условно говоря, вместо нынешних размеров этого детектора пять на пять сантиметров нужно сделать вариант пять на пять миллиметров, чтобы полностью разместить его на чипе, и тогда уже можно будет его куда-то интегрировать. Плюс еще он должен стоить один доллар! И вот тогда объем рынка для таких детекторов будет миллиардным, поскольку можно будет оснастить ими миллиард мобильных девайсов».

Наконец, еще один проект «комплексного характера» — в области квантовой криптографии: специалисты РКЦ всерьез рассматривают возможность создания криптографических устройств полностью российского производства и с российской IP (то есть с отечественными софтом и «железом»). Такой продукт, в случае его успешного создания, однозначно будет обладать двойным применением и, без сомнений, заинтересует российские военные ведомства.

Скоро на квантовых технологиях можно будет хорошо заработать

Фото: Олег Слепян

Перечислять все перспективные проекты РКЦ, имеющие реальный коммерческий потенциал, мы, разумеется, не станем, однако назовем «в телеграфном режиме» несколько наиболее любопытных идей и разработок, находящихся на разных стадиях практической реализации. В их числе: разработка нового поколения твердотельных счетчиков фотонов (SSPD; Superconducting Single Photon Detector), целый блок различных проектов по созданию источников одиночных фотонов (этим направлением, в частности, независимо друг от друга занимаются группы Александра Львовского и Алексея Акимова); весьма интересным может оказаться проект по созданию сверхмощного инфракрасного лазера, реализуемый группой Алексея Желтикова .

Все представленные в спецпрезентации РКЦ проекты имеют (или могут иметь) конкретный прикладной выход в ближайшем будущем. Поэтому в перечне нет, например, задачи создания того же квантового компьютера (пресловутого «священного Грааля» в области квантовых вычислений, который, по большому счету, является пока одной из наиболее отдаленных по времени практической реализацией квантовых технологий). Не упоминаются в ней также квантовые симуляторы, поскольку и у них все-таки более далекий временной горизонт практического применения; кроме того, по признанию Руслана Юнусова, эта технология еще пока не доведена в РКЦ до той стадии, когда можно было бы использовать такой симулятор для моделирования реальных материалов.

Практическая заточенность даже самых фундаментальных проектов РКЦ говорит о том, что на наших глазах появляется новая форма организации научных исследований, ориентирующихся не только на господдержку, но и на частный интерес. Если бы этот пока уникальный опыт удалось повторить еще по нескольким «горячим» направлениям НТП, Россия могла бы рассчитывать в недалеком будущем на роль полноправного участника мировой технологической гонки. Тем более что потенциал нашей научной и предпринимательской диаспоры далеко не исчерпан.