18:31

Калининградские физики работают над прорывными научными проблемами

Калининградские физики работают над прорывными научными проблемами - Новости Калининграда

Одно из подразделений вуза, которое отдает науке много времени и сил, - физико-технический институт. Мы поговорили с ведущими преподавателями, чтобы понять, на пороге каких научных открытий стоят калининградские физики.

Компьютер работает со скоростью света

Наверняка многие из нас слышали о квантовом компьютере. Создать это устройство пытаются во всем мире. Не исключение и БФУ им. И. Канта, где работают над теоретическими основами этого чудо-компьютера. Зачем же он так понадобился людям?
- Современные компьютеры, по большому счету, подошли к финалу в своем развитии - сложно значительно увеличить быстродействие и т.п. А у людей есть желание обрабатывать еще больше информации, делать это еще быстрее. Привычные нам устройства с такими задачами уже не справляются, - пояснил Алексей Иванов, доктор физико-математических наук, профессор, директор института.

А вот квантовый компьютер сможет. Это устройство, которое позволяет обрабатывать информацию не последовательно, как сейчас, а вести естественным образом параллельные  вычисления. Он работает с огромной скоростью и способен обрабатывать фантастические объемы данных. В перспективе квантовый компьютер может приблизить нас к созданию искусственного интеллекта.

- Ключевой принцип его работы  - способность квантового объекта (кубита)  находиться в суперпозиционных  состояниях. В отличие от традиционных компьютеров, которые записывают биты информации на классических объектах, квантовые компьютеры используют для этого квантовые объекты (атомы, молекулы и т. п.) - пояснил Алексей Иванов.

ррр.jpg

Попытки изобретения квантового компьютера

Одна из первых моделей квантового компьютера была предложена Ричардом Фейнманом в 1981 году. Однако над его построением ученые бьются до сих пор.
В 2009 году физикам из Национального института стандартов и технологий в США впервые удалось собрать программируемый квантовый компьютер, состоящий из трех кубитов (наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере).

В 2012 году исследователи IBM заявили о достижении значительного прогресса в квантовых вычислениях, что позволит инженерам начать работу по созданию полноценного квантового компьютера.

Фильтры для локаторов

Еще одно важное научное направление касается радиофизики.
- Здесь имеются две составляющие: первая - закономерности распространения радиосигналов, вторая - закономерности их приема. В нашем физико-техническом институте работает исследовательская группа во главе с профессором Валерием Пахотиным, которая как раз и занимается методами оптимального радиоприема применительно к радиолокации и пеленгации. Причем если раньше на физтехе разрабатывались алгоритмы оптимального приема и обработки сигналов, то сейчас речь идет уже об изготовлении устройств и их практическом использовании, - рассказал Вениамин Захаров, профессор, заведующий кафедрой радиофизики и информационной безопасности.

Устройства, о которых идет речь, - это программируемые электронные фильтры, которые используются в процессе локации. С их помощью можно различать низкочастотные сигналы и сигналы с близкими параметрами на фоне шума, улавливать их малейшие изменения. Сфера применения огромная: военная и  гражданская авиация, морской транспорт, спутниковая и дальняя связь. Образцы наших устройств уже используются в крупном радиолокационном центре в городе Воронеже.

- Еще одна актуальная тема, которой занимается упомянутая научная группа, - исследование искажений радиоимпульсов в ионизованных слоях атмосферы. Ведь если искажаются волны, то приходит и неверная информация. Где и как происходит искажение, как правильно выбрать радиотрассу, область частот и т.д. - вот те вопросы, которые волнуют ученых, - добавил Вениамин Захаров.

Найти дефекты помогает свет

Сегодня возможно, даже не прикасаясь к веществу, к примеру, определить его состав. Такие методы используют на пунктах пропуска, в аэропортах, на таможне, при контроле грузов и почтовых отправлений.

- Сложнее обстоят дела в том случае, когда вещество подвергается какому-либо воздействию - например, давлению, нагреву и т.п. Здесь нужно не только определить его химический состав, но и те физические изменения, которые с ним произошли, - рассказал Игорь Алексеенко, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией когерентно-оптических измерительных систем. - Мы разработали многофункциональный комплекс для исследований динамических процессов методами цифровой голографической интерферометрии. Принцип его работы основан на оптических методах исследования вещества. Суть в том, что вещество сканируется лазером и по отраженному свету определяются его параметры. Такой комплекс незаменим на высокотехнологичных производствах, в космической отрасли - словом, там, где нет возможности установить большое количество датчиков (из-за высокой температуры или других причин). А знать даже небольшие отклонения, малейшие дефекты, важно. Например, современные летательные аппараты изготовлены из композитных материалов - легких, прочных, но сложных для мониторинга. Наш прибор там бы пригодился.

Методы оптических исследований сегодня активно применяют не только в сложных производствах, но и в биологии и медицине. В настоящее время УЗИ, компьютерная томография, магнитная резонансная томография и, наконец, оптическая томография позволяют эффективно выполнять раннюю диагностику заболеваний.

Какой в городе воздух

Ученые физико-технического института сформировали комплекс уникальной исследовательской аппаратуры. Например, прибор "Лидар" (его еще называют лазерным радаром) помогает изучать атмосферу. Его применяют для экологического мониторинга, для того чтобы оперативно обнаружить выбросы промышленных предприятий. Словом, многим крупным городам такой прибор не помешал бы.
- Мы используем прибор "Лидар" для изучения внутренних гравитационных волн: отслеживаем их динамику и распространение, - рассказала Ольга Суслова, преподаватель кафедры радиофизики и информационной безопасности. - Таких приборов в стране всего около десятка. Например, на Камчатке и в Якутии с его помощью анализируют изменение температуры в стратосфере, в Москве подобные приборы стоят в аэропортах и "засекают" вредные выбросы от самолетов. Нам тоже интересна экологическая составляющая, и, когда в следующем году приобретем спектральный газоанализатор (определяет состав смесей газов), то будем отслеживать состояние воздуха в разных частях города. Думаю, такие данные будут полезны всем калининградцам.

- Если говорить в целом о физико-техническом институте, то в нем сегодня научная и учебная составляющие тесно взаимосвязаны друг с другом. В рамках любой из образовательных программ бакалавры, магистранты и аспиранты активно участвуют в фундаментальных и прикладных научных исследованиях, - подвел итог разговора Андрей Шпилевой, заведующий кафедрой телекоммуникаций, менеджер образовательных программ института. - В последнее время у нас развиваются направления: микроэлектроники в телекоммуникациях, систем и средств связи, волоконно-оптических систем и т. п. Мы готовим профильных специалистов для операторов связи, электронных производств, проектных организаций; активно взаимодействуем с предприятиями и организациями региона. Выполняем прикладные исследования, связанные с установкой базовых станций, частотно-территориальным планированием, изучением условий прохождения электромагнитных волн и т. д.
Функционирует и еще одно важное образовательное направление - информационная безопасность, отвечающее за подготовку специалистов по комплексной защите объектов информатизации.


Оксана Сазонова.
Фото: Александр Матвеев.

34
+198
Смотреть
график
Коронавирус за неделю
1376
новых заражений
за последние 7 дней
6%
Коронавирус в динамике
01 дек. 2020
28 янв. 2021
Коронавирус сегодня Калининградская область, 28 января
за сутки
всего
Заражения
+198
23 503
Выздоровления
+159
21 641
Смерти
+2
221
Обследованы
+1 919
511 511