Lub hom phiaj thiab lub hom phiaj ntawm Lavxias teb sab scientific center nrog quantum computer thiab biosensors

2024 Tus sau: Seth Attwood | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-16 16:06

Kev tshwm sim ntawm quantum computers yuav tso cai rau tib neeg los tsim cov roj tshiab thiab ua kom muaj txiaj ntsig hauv tshuaj. Qhov kev xav no yog qhia los ntawm tus thawj coj ntawm Scientific Center "Functional Micro / Nanosystems" ntawm Moscow State Technical University. N. E. Bauman Ilya Rodionov. Raws li nws, ib qho ntawm cov haujlwm tseem ceeb ntawm chav kuaj coj los ntawm nws yog kev tsim cov khoom siv rau quantum xam. Hauv kev xam phaj nrog RT, tus kws tshawb fawb kuj tau hais txog kev txhim kho biosensors rau kev kuaj mob tib neeg lub sijhawm.

Koj lub chaw tsim li cas, nws yog dab tsi?

- Lub chaw tau tsim tsis ntev dhau los, tsib xyoos dhau los. Lub tswv yim ntawm nws txoj kev tsim yog ua raws li kev txhim kho ntawm cov khoom siv raws li cov qauv ntawm lub cev tshiab. Peb xav tsim cov thev naus laus zis uas tseem tsis tau muaj nyob hauv lub ntiaj teb thiab yuav muaj txiaj ntsig zoo rau tib neeg.

11 lub tuam txhab ua lag luam hauv ntiaj teb tau koom nrog hauv kev tsim cov chaw, uas ua rau nws muaj peev xwm muab cov cuab yeej tsim nyog thiab cov cuab yeej zoo tshaj plaws. Qhov project tau ua tiav sai, hauv ib xyoos xwb. Peb lub hlis tom qab, peb tau pib tsim cov kev daws teeb meem thev naus laus zis, raws li cov khoom siv hauv nruab nrab tau tsim niaj hnub no.

Lub chaw yog raws li "chav huv" - ib chav tsev uas muaj av noo, qhov kub thiab txias, thiab tus nqi ntawm cov khoom nyob rau hauv cov huab cua. Cov kev txwv no tseem ceeb heev vim tias peb tab tom ua haujlwm nrog cov qauv me me, txog 10 nanometers loj, uas yog ntau txhiab ntawm txoj kab uas hla ntawm tib neeg cov plaub hau.

Koj tab tom ua kev tshawb fawb txog kev txhim kho lub hauv paus rau cov khoom siv ntawm ib tiam tshiab: los ntawm quantum computers mus rau biological sensors. Koj tswj ua dab tsi?

- Kuv xav tawm peb qhov tseem ceeb uas peb cov txiaj ntsig tau mus txog qib ntiaj teb thiab hauv qee qhov chaw txawm tias dhau nws. Lub chaw yog lub tuam txhab ua lag luam ua lag luam rau ob qhov loj tshaj plaws nyob rau hauv Russia nyob rau hauv lub teb ntawm quantum xam. Txhua tus ntawm lawv tsim nws tus kheej lub hauv paus: photonic chips raws li cov hauv paus ntsiab lus ntawm nanophotonics thiab qubit circuits raws li superconductors.

Txhua lub chaw soj nstuam hauv tebchaws Russia cuam tshuam nrog quantum suav siv peb cov chips. Nyob rau hauv tus kheej tsis, cov khoom siv ua haujlwm ntawm peb cov cuab yeej ua tau zoo tshaj plaws hauv ntiaj teb.

Qhov thib ob cheeb tsam yog biotechnology. Ob peb lub thev naus laus zis tau tsim los tsim cov chaw soj nstuam ntawm lub nti. Qhov no yog qhov kev taw qhia uas yuav pab cawm txoj sia nyob rau yav tom ntej. Peb tab tom tsim cov khoom siv nqa tau yooj yim uas tuaj yeem kuaj xyuas tus neeg mob hauv lub sijhawm tiag tiag thiab txawm tias muaj txiaj ntsig kho mob.

Qhov thib peb qhov tseem ceeb tshaj plaws yog qhov kev txhim kho ntawm cov sensors sensors thiab hluav taws xob qhov chaw. Peb xyoos dhau los, peb tau teeb tsa ntau lub ntiaj teb cov ntaub ntawv ib zaug, tsim cov khoom siv roj ntsha nrog cov ntaub ntawv rhiab heev rau cov cim tseem ceeb. Qee qhov ntawm cov sensors no tuaj yeem ntes tau txog li peb qhov ntawm cov teeb meem ib trillion particles ntawm cov teeb meem uas lawv tau yaj. Tsis muaj cov cuab yeej zoo li no hauv ntiaj teb niaj hnub no.

Ua ke nrog peb cov neeg koom tes Asmeskas, peb tsim cov qauv uas ib leeg-photon tau tsim. Cov no yog cov khoom siv uas siv hauv biology, quantum xam, thiab kev sib txuas lus.

Kev ua hauj lwm nrog cov tub ntxhais kawm nyob hauv qhov chaw zoo li cas? Koj puas tau txais tag nrho lossis tsuas yog qhov zoo tshaj plaws ntawm qhov zoo tshaj plaws thiab rau ib qhov project tshwj xeeb?

- Qhov zoo tshaj plaws ntawm qhov zoo tshaj plaws tau txais ntawm no, thiab tsis yog los ntawm peb lub tsev kawm ntawv nkaus xwb. Ntau tshaj li 90% ntawm cov tub ntxhais kawm thiab kawm tiav ntawm Baumanka, nrog rau cov txiv neej los ntawm Moscow State University thiab Phystech, ua haujlwm hauv qhov chaw. Peb qhib rau cov tub ntxhais kawm thiab kawm tiav ntawm txhua lub tsev kawm ntawv qib siab. Los ntawm txoj kev, kuv feem ntau hais tias: "Cov txiv neej, peb tsis muaj cov tub ntxhais kawm ntawm no." Qhov no txhais tau tias tsuas yog ib qho xwb - txhua tus neeg uas tuaj ntawm no tam sim ntawd ua haujlwm nrog cov teeb meem tswv yim. Lub hauv paus ntawm Lavxias teb sab txoj kev qhia, uas Baumanka nto moo, yog qhia ntawm tiag, "sib ntaus sib tua" cov hauj lwm. Txhua tus tub ntxhais kawm yog peb cov neeg ua haujlwm.

Txhua tus muaj kev nkag mus rau cov khoom siv thiab cov khoom siv, lawv puas tuaj yeem ua qee yam ntawm lawv tus kheej?

- Cov khoom siv ntawm tus kheej hauv "chav huv" raug nqi € 2-3 lab. Yog li, ntawm chav kawm, tsis yog txhua tus tuaj yeem nkag tau. Ua ntej koj tuaj yeem ua haujlwm ntawm nws tus kheej ntawm cov cuab yeej zoo li no, koj yuav tsum mus dhau qhov kev cob qhia ntau theem. Thawj qhov kev xeem yog kev ntsuam xyuas ntawm kev paub txog cov cai ntawm kev coj cwj pwm thiab kev ua haujlwm hauv "chav huv".

Tom qab ntawd cov txiv neej mus dhau ntau theem ntawm kev cob qhia txawv teb chaws - xws li los ntawm cov chaw tsim khoom lossis hauv cov chaw kuaj mob uas zoo rau peb. Lawv kawm ntev - kom tau txais kev nkag mus rau cov khoom siv ib leeg, koj yuav tsum kawm txog ib xyoos.

Koj tau hais tias cov chips ua nyob rau hauv koj qhov chaw yog siv nyob rau hauv tag nrho cov ua nyob rau hauv Lavxias teb sab chaw soj nstuam koom nyob rau hauv quantum xam. Koj qhov kev txhim kho yuav pab tau li cas hauv kev tsim lub computer quantum hauv daim ntawv ntawm lub cev tiag tiag?

- Tsim lub quantum computer yog ib txoj haujlwm nyuaj heev. Kev txhim kho ntawm cov khoom siv sib xyaw ua ke, cov chips processor tsuas yog ib feem ntawm lub ntiaj teb quantum project. Nws kuj suav nrog cov txheej txheem nyuaj tshaj plaws, tsim cov software tshwj xeeb, kev sim cryogenic installation.

Ib pab neeg coob ntawm cov kws tshaj lij los ntawm ntau lub tsev kawm ntawv qib siab thiab pab pawg tshawb fawb tam sim no ua haujlwm los daws cov hom phiaj. Peb txoj haujlwm yog muab peb cov npoj yaig nrog lub hauv paus zoo, uas yuav ua lub hauv paus rau Lavxias teb sab quantum computer.

Thaum twg thiab qhov twg koj xav tias thawj qhov ua haujlwm tiag tiag universal quantum computer yuav tshwm sim? Vim li cas nws txoj kev loj hlob tseem ceeb?

- Nws yog qhov nyuaj rau twv seb qhov twg thiab thaum twg lub quantum computer yuav raug tsim. Cov kws tshaj lij los ntawm lub ntiaj teb cov chaw soj ntsuam thiab cov lag luam hu cov ntsiab lus los ntawm 5 txog 20 xyoo. Peb muaj cov tub ntxhais hluas cov neeg ua haujlwm hauv lub chaw, tab sis peb muaj siab mos siab muag hauv peb qhov kev kwv yees. Txawm tias 15-20 xyoo yog lub sijhawm ze heev. Cov muaj peev xwm uas lub quantum computer yuav muab yog qhov kawg, lawv yuav hloov tag nrho lub neej ntawm noob neej. Pib los ntawm cov tshuaj, khoom siv kho mob thiab xaus nrog lub zog tshiab, cov ntaub ntawv tshiab.

Muaj feem yuav yog thaum kawg peb yuav muaj peev xwm kov yeej mob qog noj ntshav. Ib tug loj tus naj npawb ntawm daim ntawv thov cheeb tsam yuav tsum tau ultra-ceev xam thiab simulation ntawm quantum systems, uas yuav ua rau nws ua tau ib tug quantum processor. Qhov no yog ib qho kev ua tiav zoo ntawm tib neeg, uas yuav tsis muaj kev ntseeg dhau los ua qhov tseeb. Thiab kuv vam tias nws yuav tshwm sim ntawm no.

Koj tau hais txog kev tsim cov biosensors thiab kev tsim cov thev naus laus zis los tsim cov khoom siv rau lawv. Puas muaj cov qauv ua haujlwm, kev cog lus tsim kho uas koj tuaj yeem tham txog?

- Peb txoj kev khav theeb yog txoj hauv kev tshiab rau kev tsim cov khoom siv epitaxial (cov khoom siv nrog lub zoo meej siv lead ua lattice. - RT). Yav dhau los, lawv tau tsim los siv cov txheej txheem kim heev. Peb pab pawg tau tswj hwm los tsim cov thev naus laus zis uas pheej yig, uas peb tau patented hauv Lavxias Federation, thiab tam sim no peb tau tshaj tawm thoob ntiaj teb patent.

Peb tau kawm yuav ua li cas los tsim cov nyiaj epitaxial, uas cov kws tshawb fawb thoob ntiaj teb tau ua haujlwm tsis tiav rau 60 xyoo dhau los. Ntau cov khoom siv plasmonic tshwj xeeb tau tsim los ntawm cov nyiaj: cov hluav taws xob hluav taws xob, lub ntsuas hluav taws xob nrog cov ntaub ntawv rhiab heev, cov khoom siv hluav taws xob rau kev txiav txim siab ntawm cov kab mob plawv.

Tib lub tshuab siv tau rau lwm cov hlau siv hauv biosensorics thiab hauv ib qho chaw photon. Piv txwv li, raws li epitaxial aluminium, peb ua superconducting qubits. Peb qhov kev daws teeb meem tau dhau los ua universal tiag tiag.

Qhia peb txog lub luag haujlwm thiab qhov tseem ceeb ntawm nanophotonics. Vim li cas Russia thiaj li yuav tsum tau tsim cov kev taw qhia no?

- Cov khoom siv hluav taws xob tau tsim kho sai heev hauv ntau xyoo dhau los. Cov khoom siv hauv cov khoom siv no yog cov khoom siv hluav taws xob. Tab sis lub electron yog inherently txwv. Photonics, ntawm qhov tod tes, muab sijhawm rau peb los ua haujlwm nrog lwm cov ntaub ntawv nqa khoom - photon uas tuaj yeem tswj tau.

Lub teeb yog qhov ceev tshaj peb muaj. Ntau tus neeg nqa khoom zoo tshaj plaws tseem tsis tau paub rau noob neej. Yog li ntawd, peb xav txog txhua yam cuam tshuam nrog nanophotonics yuav zoo heev. Cov no yog cov cuab yeej siv computer tshiab, cov khoom siv roj ntsha tshiab, tag nrho cov lus qhia siv.

Koj twb tau hais txog "laboratory ntawm lub nti". Nws yog dab tsi, yuav siv li cas los yog nws twb tau thov?

- "Laboratory on a Chip" - ib qho kev sim hloov lub hauv paus ntawm kev ua haujlwm hauv kev tshuaj xyuas biomedical. Piv txwv li, txhawm rau txhawm rau kuaj ntshav niaj hnub no, peb mus rau chav kuaj thiab coj mus kuaj. Tom qab ntawd rau qee lub sijhawm - ob peb teev lossis ob peb hnub - peb tos rau qhov tshwm sim. Yog li, nyob rau hauv lub "laboratory ntawm ib nti" ua hauj lwm nrog cov qauv yog pauv mus rau lub micrometer, mus rau lub microscale. Qhov no tso cai rau koj kom radically ua kom tag nrho cov txheej txheem.

Nws yuav ua tau los ntsuas peb tus mob hauv lub sijhawm. Peb yuav nqa hauv peb lub hnab ris qee yam khoom siv uas yuav hais tias txhua yam zoo. Los yog, piv txwv li, tias qib roj cholesterol ntau dhau los yog lwm qhov ntsuas tseem ceeb.

Dab tsi gadgets tus neeg yuav siv yav tom ntej? Dab tsi yuav hloov qhov "smart watches" uas twb muaj lawm?

- Yog tias peb xav txog tias lub khoos phis tawj quantum thiab cov khoom siv ntawm "laboratory ntawm lub nti" hom tau tsim, uas muaj "hauv lub nkoj" cov khoom siv photonics, uas peb nquag ua haujlwm, ces peb "smart watches" tuaj yeem hloov mus ua ib qho ua hauj lwm cov ntaub ntawv chaw nrog lub hwj chim loj dua ib tug supercomputer nyob rau hauv lub ntiaj teb no tam sim no. Thiab qhov no yog qhov pib xwb.

Vim li cas ho tsis tsheb ya? Vim tias peb tsis muaj qhov chaw siv roj uas yuav cia peb ua kom lub cav khiav mus ntev. Lub dav hlau nqa ntsug ntsug muaj, thiab lub cav zoo li no tuaj yeem muab tso rau hauv lub tsheb. Txawm li cas los xij, qhov no yuav xav tau tag nrho lub tank roj.

Lub computer quantum yuav ua rau nws muaj peev xwm los laij cov khoom nrog cov khoom ua ntej thiab tsim cov khoom siv roj tshiab. Nrog rau qhov tshwm sim ntawm tej yam uas peb tab tom ua nyob rau hauv nruab nrab hnub no, ntau yam tshiab technologies yuav tuaj, thiab tag nrho cov zoo heev Star Wars films yuav nyob ze rau qhov tseeb tom qab ib pliag.