В Университете МИСИС создан Институт физики и квантовой инженерии. О целях и задачах новой структуры газете «Сталь» рассказал его директор Алексей Федоров.
— С чем связано появление нового института в НИТУ МИСИС? Сыграл ли свою роль фактор участия университета в программе «Приоритет 2030»?
Деятельность НИТУ МИСИС в рамках проекта «Приоритет 2030» сыграла очень важную роль. Вообще Институт физики и квантовой инженерии является наследником различных проектов в сфере квантовых технологий, которые университет реализовывал в последние годы. Можно углубиться в историю и вспомнить, как в целом развивалось направление теоретической физики в университете, начиная с работы в МИСиС нобелевского лауреата Алексея Абрикосова и многих других привлеченных им физиков-теоретиков. Эти исследования сформировали научную основу того, что сегодня называется «квантовые технологии». Появление в вузе Алексея Устинова, открывшего свою лабораторию в рамках мегагранта, а затем и Центра «Квантовые коммуникации» — это цепочка технологического развития той научной базы, которая была сформирована в университете. И программа «Приоритет 2030» с ее научными, организационными и образовательными активностями действительно потребовала консолидации усилий вуза в этом направлении. Собственно, я полноценно появился в университете уже в рамках реализации «Приоритета 2030». Моя новая глава жизни в НИТУ МИСИС началась с создания лаборатории квантовых информационных технологий в прошлом году.
При этом есть еще и внешний фактор. Мы видим, что в мире и в России квантовые технологии сегодня активно развиваются, причем как с научной точки зрения, так и с технологической. В России с 2020 года реализуются дорожные карты по развитию квантовых вычислений и квантовых коммуникаций. Университет МИСИС один из немногих научных центров, который участвует в обеих дорожных картах и обладает компетенциями по всем направлениям квантовых технологий. Как мне кажется, это тоже сыграло серьезную роль при принятии решения о создании института.
— А почему именно институт?
Мы видим, что одним из вызовов, с которыми столкнется будущая индустрия квантовых технологий в России, будет вызов кадровый. Руководители дорожных карт постоянно подчеркивают, что полноценное формирование индустрии потребует большого количества высококвалифицированных кадров различного профиля. Людей с точным научным фокусом уже, в принципе, готовят. Но назревает необходимость в людях с инженерной специализацией, и это стало сигналом к тому, чтобы сосредоточить наши усилия на образовательном проекте с фокусом на инженерные решения в области квантовых технологий.
Я бы хотел отметить, что сейчас часто проводят исторические параллели между Квантовым проектом и Атомным проектом. Напомню, что на активной стадии развития Атомного проекта было создано много новых институтов и факультетов, которые делались с прицелом на подготовку кадров для атомной отрасли.
Нечто подобное будет происходить и с квантовыми технологиями, в этом мы глубоко убеждены. Поэтому цель института — это подготовка высококвалифицированных специалистов для будущей индустрии квантовых технологий на той глубокой научной базе, которой обладает университет.
— Сколько времени вам понадобится на разработку образовательных программ?
— Первое, с чего мы хотим начать, — с глубокого анализа и осмысления уже существующих программ. У нас в данный момент функционирует магистратура на кафедре теоретической физики и квантовых технологий. Рассчитываем за ближайшее время выбрать еще несколько целевых направлений, по которым хотим вести подготовку специалистов. Одна из идей — это готовить, например, специалистов в области квантовых алгоритмов для компаний. Ведь есть бизнесы, которые будут заинтересованы не столько в разработке квантовых компьютеров и процессоров, сколько в их использовании. Мы видим интерес со стороны финансового сектора к профессиональным кадрам, которые в будущем, с появлением полноценного квантового компьютера, уже могли его программировать для решения бизнес-задач. Поэтому на горизонте 2 лет мы видим все возможности для создания нового образовательного направления в области математических методов квантовых технологий. В чуть более длинном временном диапазоне мы бы хотели запустить программу для бакалавров. Для этого необходимо уделять большое внимание общей подготовке в области математики, физики, химии и программирования.
Второе. Я согласен, что вовлечение мейнстримных партнеров в образовательный процесс необходимо и крайне желательно. Де-факто оно произойдет, потому что студенты будут участвовать в научных проектах, задачи для которых поставлены корпорациями, отвечающими за развитие квантовых технологий в нашей стране. Мы работаем над тем, чтобы вовлечь заинтересованные компании, создавать с ними совместные образовательные программы.
— И название института здесь может помочь...
— Конечно, потому что это будет центр кристаллизации всех активностей, связанных с квантами. Если раньше они находились в разных структурных подразделениях, то теперь мы рассчитываем, что приведем партнеров сюда. Надеюсь на то, что работа с бизнесом, будущими потребителями и заказчиками квантовых технологий будет одним из магистральных направлений развития не только научных, но и образовательных программ в институте.
— Как бы вы сформулировали стратегическую цель и первостепенные задачи для нового института?
— Цель и миссия — это подготовка высококвалифицированных кадров в интересах развития и становления квантовой индустрии в России.
Мне 30 лет, одиннадцать из них я занимаюсь квантовыми технологиями, всю свою сознательную жизнь и научную карьеру. И сейчас я вижу для себя второй фазовый переход. Я начинал с того, что занимался квантовой физикой, затем я стал заниматься квантовыми технологиями, и вот сейчас мы находимся на рубеже, когда мы все начали заниматься развитием квантовой индустрии в нашей стране.
Это гораздо больший масштаб, чем разработки отдельных устройств и реализация пилотных проектов. Это предполагает внедрение в экономический оборот крупных компаний, где надо сделать квантовые технологии инструментом для улучшения жизни каждого из нас. Банальный пример — квантовый компьютер должен решать логистические задачи, чтобы посылки с курьерами приходили к нам быстрее. Также он должен участвовать в научных процессах, связанными с новыми материалами, новыми лекарствами.
Мы должны будем увидеть эффект от квантовых технологий на экономику. Чтобы это произошло, квантовые технологии должны стать индустрией: где должны быть заказчики, потребители и так далее. Для этого нужно большое количество людей.
Также было и с атомной отраслью, которая вышла далеко за пределы изначально поставленных ей задач, связанных с безопасностью государства. Она стала ведущим элементом для построения энергетической системы страны и масштабного продвижения во многих научных аспектах.
В квантовых технологиях в этом смысле есть преемственность, это новый научный мегапроект для нашей страны в 21 веке. И миссия университетов — готовить высококвалифицированных специалистов, которые будут реализовывать его. Точно так же, как в свое время МИСиС внес очень важный вклад в формирование атомной отрасли.
А первостепенные задачи института — это научные исследования. Для того, чтобы выпускать конкурентоспособных специалистов, мы должны постоянно обеспечивать их исследовательской базой, давать возможность работать над научными темами, становиться профи. Мы не можем будущего условного квантового программиста обучать, заставляя его писать формулы у доски, если он в будущем должен программировать реальный квантовый компьютер. Необходимо уже в процессе обучения ставить студентам реальные научные задачи.
Второе — это современные образовательные программы, связанные именно с квантовыми технологиями, с различными их аспектами, более инженерно-прикладными, как я уже говорил.
И третье большое направление — это фундаментальное физическое, математическое образование, усиление качества преподавания которого важно для всего университета.
— Если говорить об имеющемся заделе, какие достижения ученых университета в квантовой инженерии вам представляются наиболее значительными?
Я хотел бы начать с того, что квантовые технологии — это сегодня три основные сферы.
Первая — квантовые вычисления — создание квантовых компьютеров, которые могут быть более производительными, чем привычные нам компьютеры, это компьютеры для определенных важных задач, таких, как оптимизация, или моделирование материалов, или обработка данных машинного обучения. Второе: квантовые коммуникации — это передача информации так, что ее защищенность гарантируется фундаментальными физическими законами. И третий уровень — квантовая сенсорика — измерение параметров окружающей среды с максимально допустимой точностью.
Университет МИСИС является одним из немногих научных центров страны, где есть прикладные разработки в каждом из этих направлений. Есть многокубитные квантовые процессоры, которые разрабатываются у нас. Есть устройства квантовых коммуникаций — квантовая сеть, действующая между различными университетами. Есть прототипы квантовых сенсоров для решения разных научных и прикладных задач.
Тот факт, что в НИТУ МИСИС можно приехать и посмотреть разработки по всем трем направлениям, мне представляется наиболее важным.
— Последний вопрос: на какой материальной базе будет функционировать структура нового института?
— Мы во многом опираемся на поддержку программы «Приоритет 2030». Вообще создание института — это, с моей точки зрения, один из важных организационных шагов университета для дальнейшего развития в рамках этой программы. Кроме того, это безусловно будет проект, который мы выполняем в интересах индустрии, уже работая с Росатомом и РЖД. Также мы рассчитываем на привлечение внешних грантов. Недавно в нашей лаборатории Никита Немков получил небольшой грант РНФ для молодых ученых. Это первый грант нашей лаборатории и, конечно, мы рассчитываем этот опыт масштабировать и сделать его еще более успешным. В этой части есть ряд весьма интересных наработок.
