ФИЗИКА, ТЕХНИКА, КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И МАРСОХОДЫ

Совсем недавно, 11 февраля, завершилась первая конференция, посвященная разработкам в сфере физико-технических интеллектуальных систем. Было представлено множество докладов, посвященным исследованиям и разработкам наших коллег.
Предлагаем поговорить о нескольких из них.

Все участники конференции могут похвастаться большими научными успехами в области своей деятельности, а такое мероприятие позволило не только ими поделиться, но и открыть площадку для дискуссий, обмена мнениями и совместных договоренностей об исследованиях.

Особенно интересными считаем доклад В.В. Погосова «Квантовые вычисления – состояние дел и перспективы» и презентацию Российского ядерно-физического эксперимента ДАН на борту марсохода НАСА "Curiosity", проведенную Митрофановым Игорем Георгиевичем.

Свой доклад Вальтер Валентинович Погосов начал с практических задач, интересных в первую очередь Росатому и ВНИИА и являющихся вычислительно сложными, для них квантовые технологии могут оказаться пригодными. В.В. Погосов рассказал о проблемах классического компьютера: о физическом пределе развития традиционной микроэлектроники (о нарушении в последнее время известного закона Мура), высокой цене разработки новой технологии и создания нового производства и некоторых других, каждая из которых только доказывает то, что за не за горами изменение парадигмы и конец кремниевой эры. По словам Вальтера Валентиновича, развитие возможно в двух направлениях. Во-первых, можно оставаться в рамках классической электроники (не квантовой), но заменять кремниевые устройства чем-то другим; одним из самых перспективных направлений в этой области является наноплазмоника, сочетающая в себе миниатюрность электронных устройств и высокую скорость передачи информации оптических систем. Второй альтернативой использованию классической кремниевой электроники является квантовый компьютер. В своем докладе В.В. Погосов сравнивает классический и квантовый компьютер, рассматривает физические реализации квантового компьютера, их преимущества и недостатки (одним из главных, говорит ученый, является масштабируемость, которая как раз преодолевается в настоящее время). Помимо прочего, в своей работе Вальтер Валентинович освещает два типа квантовых вычислительных устройств: аналоговое устройство или квантовый симулятор и алгоритмический квантовый компьютер, а также рассказывает о состоянии исследований и разработок в мире и достигнутых успехах, в том числе в разных странах. Россия также не отстает от коллег за рубежом: в 2016 было подписано трехстороннее Соглашение о сотрудничестве в области разработки технологий квантовых вычислений (Госкорпорация «Росатом», Минобрнауки, ФСИ), в 2016-2019 годах реализован проект по созданию технологии обработки информации на основе сверхпроводящих кубитов, а в 2018-2021 годах – проект «Оптические квантовые вычислители». Вальтер Валентинович дает ответ на вопрос: «Действительно ли человечество подошло близко к решению практически важных задач на квантовых компьютерах?» и объясняет, почему остались еще такие проблемы, как ошибки выполнения операций и масштабируемость, и как их можно решить.

О втором докладе, подготовленном начальником Института космических исследований РАН И.Г. Митрофановым, также хотелось бы рассказать подробнее. Выступление Игоря Георгиевича было посвящено российскому нейтронному детектору ДАН и его работе на борту марсохода «Curiosity». Ученый подробно рассказывает о физике активного нейтронного зондирования и упоминает историю проекта: встречу и переговоры с коллегами из НАСА, защиту эскизного проекта ДАН («Динамическое альбедо нейтронов») в Роскосмосе и испытания ДАН в Объединенном Институте Ядерных Исследований: были получены результаты, которые убедили американских коллег в том, что выделение прибору ДАН места в составе комплекса научной аппаратуры на борту «Curiosity» позволит им получить оценку массовой доли воды под колесами марсохода, которая в свою очередь является важной частью природной среды Марса и позволяет проследить эволюцию «красной» планеты. И.Г. Митрофанов рассказывает о составных частях инструмента ДАН (блоки ИНГ и ДЭ), о последних измерениях на Земле и первых измерениях на Марсе. Для того, чтобы оценить содержание воды, необходимо не просто измерить ее массовую долю в грунте, а провести анализ полученных данных по двум детекторам и на основе сопоставления модели с экспериментальными данными найти наилучшие свободные параметры; в эксперименте Игоря Георгиевича было два параметра, когда ученый испытывал однородную модель поверхности, и четыре параметра в случае модели двухслойной поверхности. И.Г. Митрофанов подробно описывает проведенную учеными процедуру оценки массовой доли воды и эквивалентного хлора по данным активных измерений. В конце выступления Игорь Георгиевич подводит краткие итоги десятилетней деятельности, связанной с прибором ДАН, полученные результаты, а также перспективы дальнейшей работы в этой области.