“ICRC-TRR160 — у истоков новой научно-технической революции” — такое многообещающее название получило мероприятие, собравшее в начале марта в стенах Санкт-Петербургского госуниверситета (СПбГУ) ученых, представителей университетов, а также заинтересованных научных журналистов, и даже учеников местных школ. Оказывается, еще 1 января нынешнего года стартовал масштабный проект, выполняемый объединенными силами СПбГУ и Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе РАН с российской стороны, а также университетами Дортмунда, Бохума и Падерборна (с немецкой) по созданию первого международного научного центра в области спинтроники. И вот, наконец, было решено детально представить его широкой общественности…
Этот уникальный — с точки зрения формата взаимодействия, объема и длительности — российско-германский научный проект стал в своем роде пилотным. Как сообщила пресс-служба СПбГУ, за счет финансирования сроком до 12 лет, получаемого от Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и Немецкого научно-исследовательского сообщества (DFG), он позволит развивать новые научные направления, поддерживать существующие научные школы, создавать комфортную среду для обучения, роста и становления научных кадров. По мнению одного из российских руководителей проекта, главы Лаборатории оптики спина им. И.Н.Уральцева СПбГУ (создана на средства мегагранта Правительства РФ), профессора Университета Саутгемптона (Великобритания) Алексея Кавокина, появление такого проекта на фоне недавнего политического похолодания и введения санкций против России буквально “прорывает научно-техническую блокаду нашей страны”.
Цель нового центра, получившего кодовое название ICRC-TRR160, состоит в изучении свойств спинов — микроскопических магнитных моментов, которыми обладают элементарные квазичастицы, распространяющиеся в полупроводниковых кристаллах. Спины — это кванты информации будущих оптических и квантовых компьютеров. Изучение их взаимодействий, динамики, времени жизни, по мнению ученых, является одной из важнейших фундаментальных задач современной физики. Комментируя вопрос о своих соперниках за рубежом, участники встречи подчеркнули, что конкуренция в науке — понятие условное. Речь скорее идет о партнерстве, ведь нередко сегодня ты — конкурент, а завтра — уже соавтор совместной публикации в престижном международном издании. Тем не менее можно сказать, что сейчас сильный центр по изучению физики спинов создан в США (Санта-Барбара), а также есть несколько передовых лабораторий во Франции, Англии, Японии и Китае. Одним словом, во всех странах, лидирующих сегодня в физике, значительные ресурсы направляются в эту область — она считается одной из наиболее перспективных.
Научная программа ICRC-TRR160 объединяет 22 проекта, каждый из которых имеет как немецкого, так и российского руководителя, а также по аспиранту или постдоку из обеих стран. При этом аспиранты за время работы над своей диссертацией проведут не менее
6 месяцев в партнерской лаборатории за рубежом, получая опыт международного сотрудничества, навыки научного и социального развития в новой среде. В Германии в ICRC-TRR160 заняты 18 ученых профессорского уровня. Что касается территориального размещения и состава специалистов партнерских лабораторий в России, то одна из них находится в стенах ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН (общая численность исследователей — около 60 человек, из них — 30% составляет научная молодежь). Вторая точка — Лаборатория оптики спина им. И.Н.Уральцева СПбГУ, открытая в Петергофе, — 30 сотрудников, 40% из них — молодые ученые.
Финансирование от РФФИ составит примерно 15 млн рублей в год на обе российские команды (лаборатории ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН и СПбГУ). Бюджет, выделенный DFG на первые четыре года работы ICRC-TRR160, составляет 8,1 млн евро (около 600 млн рублей). Значительная часть этих средств пойдет на оплату работы молодых специалистов, покупку нового оборудования, визиты ученых в партнерские лаборатории за границей. Организаторы планируют, что важным элементом сотрудничества будет создание так называемых международных тренинговых групп, состоящих из российских и немецких постдоков.
Участники пресс-конференции подчеркнули, что, хотя финансирование проекта с российской стороны в данный момент существенно ниже, нежели с немецкой, где на лабораторию приходится около 2 млн евро в год, тем не менее вклад нашей страны можно считать эквивалентным, если учитывать большое количество ведущих российских ученых, задействованных в ICRC-TRR160, а также экспериментальные ресурсы отечественных лабораторий. Профессор Технического университета Дортмунда (Германия), заведующий кафедрой экспериментальной физики и председатель сената этого университета, выигравший в 2013 году мегагрант Правительства РФ на создание лаборатории в ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН для проведения исследований в области спиновой физики Манфред Байер так прокомментировал эту ситуацию на встрече с журналистами:
— Еще лет десять назад стандартный вклад наших российских партнеров в совместные исследования включал в себя преимущественно светлые умы, а не уникальное оборудование или финансы. При этом немецкая сторона предоставляла очень много оборудования, но вот количество доступных для работы “мозгов” у нас тогда было весьма ограниченное. За прошедшие годы, на мой взгляд, ситуация незначительно изменилась в Германии, но существенно изменилась в России: здесь появился целый ряд инициатив в области развития науки, таких как, например, мегагранты Правительства РФ. Они привели к созданию новых лабораторий, отлично оборудованных для проведения исследований. А хорошие мозги при этом тоже никуда не делись. И задача нашего объединенного проекта — обеспечить комплиментарность оборудования, которое появилось в России и имеется в Германии, и использовать эти возможности для дальнейшего развития “мозговой” составляющей. Кстати, если те же 10 лет назад мое ощущение от возрастного состава российских исследователей состояло в том, что это, в основном, пожилые люди, то и здесь ситуация теперь иная — стало гораздо больше молодежи…
Заведующий лабораторией оптики полупроводников (подразделение Отделения физики твердого тела ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН) Юрий Кусраев подробно рассказал собравшимся о вкладе ФТИ в проект нового международного научного центра:
— Еще в 1970-х годах в нашем институте была создана лаборатория под руководством директора Отделения физики твердого тела ФТИ им. А.Ф.Иоффе Бориса Захарчени, которая вела пионерские работы в области физики спинов. В то время у научного сообщества интерес к этой теме не был еще столь высок. Но в 1990-х ситуация изменилась: ученые осознали, что эта область науки имеет широкие перспективы. Ведь спин можно использовать вполне эффективно, если научиться им управлять. В этом и состоит главная задача нашего проекта: научиться управлять спином так же хорошо, как и электроном, и найти соответствующие среды, материалы, структуры, в которых это можно делать наиболее эффективно. Считаю большой удачей, что мы нашли научных единомышленников в Германии, с которыми можно было объединиться и запустить такую мощную программу исследований. Наука интернациональна, очень важно обмениваться идеями, но обмениваться ими — еще полдела, нужно их и реализовывать. И благодаря поддержке РФФИ и DFG проект ICRC-TRR160 как раз предоставляет такую уникальную возможность наши идеи претворять в жизнь. Ресурсы любой лаборатории ограничены, поэтому волей-неволей нам надо сотрудничать. Особенно это значимо для молодых коллег. В ходе реализации проекта они получают бесценный опыт: в разных странах существуют разные научные традиции, и постигать их для молодых людей очень важно, так же как и преодолевать языковой барьер во время совместных работ.
По словам Алексея Кавокина, Технический университет Дортмунда связан многими годами плодотворного сотрудничества как с ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН, так и с СПбГУ:
— У нас есть десятки совместных публикаций, мы знаем друг друга более 20 лет, уже много раз ездили друг к другу выполнять эксперименты. Теоретическая российская школа в этой области до сих пор не имеет равных: как уже отмечали коллеги, советские ученые из ФТИ были пионерами экспериментов в области физики спинов, а германская сторона всегда предоставляла широкие технические возможности для проведения экспериментов. В этом смысле мы являемся равноправными партнерами. Считаю, что в современном мире наука — единый организм: нет только германской или только российской науки. И интеграция абсолютно необходима, это единственное условие продвижения вперед. Наш проект — важный шаг на пути этой интеграции. Фундаментальная наука объединяет мир, и это особенно важно понимать сейчас. В условиях, в которых находится Россия сегодня, этот проект можно считать прорывным: несмотря ни на какие санкции, наука идет вперед, международное сотрудничество продолжается и усиливается, поддерживаясь как немецкой, так и российской стороной.
И если наши исследования и работы других групп, которые занимаются физикой спина, приведут к желаемым результатам, то это положит начало серьезной научно-технической революции, сопоставимой с той, что произошла в 1950-1960-е годы после изобретения транзистора (появление первых компьютеров, лазеров и т.д.).
Но хочу подчеркнуть, что сейчас речь идет о фундаментальном исследовании: мы не занимаемся разработкой конкретного прибора, а скорее подготавливаем приход этой научно-технической революции, которая поможет создать колоссальное разнообразие новых устройств и улучшить свойства имеющихся. Собственно, все перспективы этих разработок сейчас невозможно себе даже представить до конца, ясно лишь, что квантовые технологии в целом и исследования физики спинов, которыми мы занимаемся, совершенно изменят нашу жизнь. Колоссальные прорывы в микроэлектронике, оптоэлектронике, системах коммуникации, информатике — вот мотивация нашего исследования. Не факт, конечно, что именно мы совершим конкретное открытие, но потенциал тут огромен. Приведу маленький пример: сейчас 5% всей энергии человечества идет на Интернет, на передачу информации по оптоволоконному кабелю. Если задумаетесь об этом, то поймете, какой переворот благодаря развитию спинтроники совершит передача информации без тепловых потерь, как это поможет сохранить окружающую среду, снизить на нее нагрузку, привести к многомиллиардной экономии. И это не говоря о том, что спины могут использоваться и в качестве элементов памяти. Если научимся ими управлять, появится возможность передавать огромные объемы информации с колоссальной скоростью, что невозможно при нынешнем уровне развития технологий…
“Если все пройдет удачно, когда же ждать результатов исследований?” — озадачили журналисты таким вопросом ученых под конец встречи. Манфред Байер с улыбкой предложил собравшимся набраться терпения и заняться собой: “Будьте достаточно сильны и здоровы, чтобы успеть насладиться итогами нашей работы у себя дома”. Ведь предсказать четкие временные рамки здесь очень сложно, однако можно прогнозировать “вилку” от 10 до 60 лет:
— В истории есть ряд исключений, когда всего десяток лет прошел между изобретением и появлением в наших домах прикладных решений — речь, например, о жестких дисках. Правда, здесь все случилось так скоро только потому, что материал для их создания уже был известен. Чаще всего такие работы требуют очень много времени — так было в случае телевизоров: трубки были известны еще в XIX веке, но не было необходимых технологий. В итоге, до появления ТВ в наших квартирах прошло как раз около 60 лет…
Анна ШАТАЛОВА
Фото автора
Поправка
В материале “Открыто для прорывов”, опубликованном в №13 от 27 марта 2015 года, по не зависящим от редакции причинам дана некорректная информация. Уточняем, что финансирование научных проектов Российским фондом фундаментальных исследований предоставляется по результатам конкурсного отбора на срок до трех лет в размере до 3 миллионов рублей в год.
Нет комментариев