В интервью "ГА" директор физико-технического института Российско-Армянского университета, профессор Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого Айк САРКИСЯН говорит о необходимости безотлагательной подготовки специалистов в области квантовых технологий в Армении.

- Г-н Саркисян, какие из задач, стоящих перед системой высшего образования, вы считаете наиболее актуальными сегодня?

- Человечество переходит к новому этапу технологического развития, когда основой приборной базы будущего станут устройства, работающие с использованием квантовых закономерностей, что потребует подготовки кадров высокопрофессиональных специалистов для работы в этой области. Это значит, что квантовая механика и квантовая физика начинают приобретать особо важную роль, и это обязательно должно отразиться в учебных программах. В первую очередь это касается вузов технологической направленности и естественно-научных факультетов. Когда в начале ХХ века мир стал переходить на электрические приборы и двигатели, система образования стала готовить специалистов, способных их эксплуатировать, то есть в учебные программы вузов были включены такие курсы, как теория электричества, теория цепей, техническая электродинамика. Потом наступило время полупроводников, и в учебные программы вузов были введены курсы, представляющие свойства различных материалов, началась подготовка специалистов по транзисторам и интегральным схемам. Система вузовского образования должна быть гибкой, способной оперативно реагировать на новые научно-технические достижения, смену приоритетов и выполнение новых задач. Только в этом случае можно говорить о качественном образовании, способном готовить специалистов, обеспечивающих технологическое развитие.

Сегодня, когда появляются квантовые структуры, необходимо разрабатывать и вводить новые учебные программы и курсы для подготовки специалистов по квантовым технологиям. Причем, квантовый мир совершенно особый, он имеет абсолютно уникальные закономерности. Квантовая механика, описывающая закономерности субатомного и атомного миров, совершенно уникальная наука, которая по многим позициям входит в абсолютное противоречие с обыденным миром, то есть квантовые закономерности резко отличаются от закономерностей в области классической физики, и это свидетельствует о том, что физика микроскопического мира существеннейшим образом отличаются от физики макромира.

- Но, наверное, это имеет свои физические объяснения?

- Современная наука не в состоянии представить эти закономерности, мы просто знаем о них. Тут уместно процитировать выдающегося советского физика-теоретика Льва Ландау: "Возможно величайшим триумфом человеческого гения является то, что человек может понять вещи, которые не может вообразить". Если в макромире можно написать динамические уравнения эволюции системы и точно рассчитать, как она будет вести себя в будущем, например, как тело будет двигаться дальше по траектории, то в квантовом мире все это описывается в рамках вероятности, поэтому возникает масса очень сложных вопросов. И эти закономерности надо изучать, но поскольку в микромире совершенно другие законы, то основным используемым механизмом становится математика, нужно найти правильные математические модели этих систем, а потом попытаться правильно решить соответствующие уравнения, чтобы адекватно интерпретировать экспериментальные результаты.

- То есть речь идет об известных закономерностях, которые наука пока не в состоянии объяснить?

- Такова природа вещей, в частности то, что микроскопические частицы обладают наравне с корпускулярными также и волновыми свойствами, поэтому микромир существенно отличается от макромира. Квантовая частица – очень сложный объект. В отношении обычной классической частицы мы знаем, какова ее скорость и где она находится, а в квантовом мире мы не можем говорить ни о скорости, которой она обладает, ни о месте ее нахождения. Это в принципе невозможно. Тут соотношение неопределенности Гейзенберга, которое накладывает серьезные ограничения на характер интерпретации совершенно новых квантовых явлений.

- То есть эти явления становятся областью интересов инженерных наук?

- Да, потому что мир переходит к использованию квантовых приборов, начинает использовать квантовые закономерности. Тут много схожего с наноструктурами, которые изучаются специалистами в области нанотехнологий, и какие-то явления, происходящие внутри наноструктур, интерпретируются на основе квантовой механики, квантовой теории твердого тела. Именно поэтому квантовая механика становится инженерной наукой, имеющей конкретное прикладное приложение в приборостроении. Очень важно подготовить корпус инженеров совершенно новой и очень высокой квалификации, которые должны, понимая закономерности квантового мира, описывать процессы, происходящие в этих структурах, а значит обладать знаниями по квантовой физике и квантовой механике. Необходимо разрабатывать новые программы, учебники, учебные планы, методические материалы для студентов технических вузов, которые должны будут специализироваться, например, в области электроники.

- Наверное, необходимо внести изменения и в школьные программы?

- Хотя бы в старшей школе нужно переформатировать преподавание курса атомной физики. Какие-то шаги были предприняты, но надо идти дальше, углублять изучение этих вопросов и, конечно же, пересмотреть курс обшей физики, преподаваемый в технических вузах Армении Традиционно основное внимание обращается на механику, молекулярную физику, электродинамику и оптику, а атомная и тем более квантовая физика фактически мало доступны студентам технических вузов, в том числе в Политехе. Но  есть ряд специальностей, по которым необходимо углубить и расширить знания в области квантовой физики, потому что только на этой основе специалисты смогут понимать работу тех устройств и приборов, работа которых основана на квантовых эффектах.

- Понятно, что уже в недалеком будущем появятся квантовые компьютеры, которые принципиально изменят нашу жизнь и возможности решения наиболее актуальных задач человечества. То есть необходима подготовка кадров и в этой области…

- Вопросы, связанные с квантовыми компьютерами, приобретают первостепенное значение, а работа квантового компьютера основана на так называемой квантовой логике, когда алгоритм становится квантовым. Это значит, что специалист, пишущий программу для квантового компьютера, должен обладать глубокими знаниями по квантовой механике, чтобы понять, как эта машина работает. Напомню также, что по информации, опубликованной в "Nature", квантовая машина за три минуты может произвести расчеты, на которые современный компьютер потратить порядка 10000 лет. Появление квантового компьютера станет уже не количественным, а качественным скачком в техническом развитии человечества и решении его актуальных проблем, в том числе в области медицины. Появятся возможности лечения тяжелых заболеваний, которые сегодня уносят миллионы человеческих жизней. Это и возможности решения других важных проблем, связанных с освоением космоса. На основе искусственных атомов будут созданы новые светодиоды несравнимо большей мощности, с другими техническими характеристиками, что обеспечит несравнимо большую длительность космических полетов и их безопасность, расширит возможности освоения Марса.

  Связь станет абсолютно закрытой, возникнут квантовые коммуникации, квантовое кодирование, подобное тому, как уже сегодня в Швейцарии кодируются счета на запутанных фотонах, что полностью обеспечивает их безопасность. Переход к квантовым технологиям принципиально изменит всю нашу жизнь. Разумеется, и, несомненно, в первую очередь это отразится и на области военных разработок, обеспечении безопасности. Мы на пороге нового мира, который сформируется в течение ближайших 10 лет. И к этому надо готовиться очень серьезно.

- Такая задача ставится в нашей системе образования?

- Задача ставится, и сейчас очень актуальным станет вопрос создания специального магистерского курса, который будет готовить специалистов по квантовой микроскопической физике, этим занимается прежний фонд "Луйс". Пока нам еще рано говорить о квантовых технологиях, но начинать готовить специалистов в области квантовой науки, микроскопической физики надо начинать безотлагательно. Необходимо радикально пересмотреть работу всей системы образования в технических вузах, чтобы успеть войти в новый квантовый мир и элементарно обеспечить себе возможности выживания в нем.

- А как обстоят дела с подготовкой этих кадров в развитых странах, где система образования более современная и тесно связана с актуальными потребностями в специалистах?

- Там этому вопросу уделяется очень большое внимание, например, в Массачутетском технологическом институте специалисты в области компьютерных наук серьезно изучают квантовую механику, потому что там понимается, что будущее за квантовыми компьютерами. А это значит, что понадобятся специалисты в области квантовой информатики, которые знают квантовую механику. Прекрасный пример и Санкт-Петербургский политехнический университет имени Петра Великого, где ведется прекрасная подготовка по квантовой физике, в частности, на том факультете, которым руководил нобелевский лауреат Жорес Алферов. Я являюсь профессором этого университета, и там готовят инженеров-физиков в области микроэлектроники, которые обладают глубокими знаниями в области квантовой механики, квантовой оптики, квантовой теории твердого тела, а это и есть специалисты ХХI века. Профиль очень широкий, знания глубокие, и многие вещи они делают на серьезном уровне. Там реализуются масштабные и серьезные учебные программы.

- Задача ясна, но что-то реально делается в Армении?

- Физико-технический факультет РАУ создавался именно под эту задачу – подготовку инженеров-физиков широкого профиля, готовых к решению технических задач будущего. И это необходимо начинать сейчас, реально смотреть на происходящее в мире. Когда в 2016 году в наших интервью я говорил, что надо срочно создавать беспилотники, это не повлекло за собой конкретных шагов, а трагические события 2020 года подтвердили актуальность этих задач. Очень надеюсь, что сегодня предупреждения специалистов будут услышаны.

Гаянэ САРМАКЕШЯН