क्वांटम कंप्यूटर और बायोसेंसर के साथ रूसी वैज्ञानिक केंद्र के लक्ष्य और उद्देश्य

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-16 16:05

क्वांटम कंप्यूटरों के आगमन से मानवता को नए प्रकार के ईंधन बनाने और चिकित्सा में सफलता प्राप्त करने की अनुमति मिलेगी। यह राय मॉस्को स्टेट टेक्निकल यूनिवर्सिटी में वैज्ञानिक केंद्र "फंक्शनल माइक्रो / नैनोसिस्टम्स" के निदेशक द्वारा साझा की गई है। उत्तर पूर्व बाउमन इल्या रोडियोनोव। उनके अनुसार, उनके नेतृत्व में प्रयोगशाला के मुख्य कार्यों में से एक क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए उपकरणों का विकास है। आरटी के साथ एक साक्षात्कार में, वैज्ञानिक ने वास्तविक समय में मानव स्थिति का निदान करने के लिए बायोसेंसर के विकास के बारे में भी बताया।

आपका केंद्र कैसे बनाया गया, यह क्या है?

- केंद्र इतनी देर पहले नहीं, पांच साल पहले बनाया गया था। इसके निर्माण का विचार नए भौतिक सिद्धांतों पर आधारित उपकरणों के विकास पर आधारित है। हम ऐसी प्रौद्योगिकियां बनाना चाहते थे जो अभी तक दुनिया में मौजूद नहीं हैं और इससे लोगों को फायदा होगा।

केंद्र के निर्माण में दुनिया की 11 प्रमुख कंपनियां शामिल थीं, जिससे आवश्यक बुनियादी ढाँचा और बेहतरीन उपकरण प्रदान करना संभव हो गया। परियोजना को केवल एक वर्ष में तेजी से लागू किया गया था। तीन महीने बाद, हमने तकनीकी समाधान विकसित करना शुरू किया, जिसके आधार पर आज केंद्र में सभी उपकरण बनाए जा रहे हैं।

केंद्र एक "साफ कमरे" पर आधारित है - एक औद्योगिक कमरा जिसमें आर्द्रता, तापमान और हवा में कणों की मात्रा नियंत्रित होती है। ये पैरामीटर गंभीर रूप से महत्वपूर्ण हैं क्योंकि हम लगभग 10 नैनोमीटर आकार की बहुत छोटी संरचनाओं के साथ काम कर रहे हैं, जो मानव बाल के व्यास का हजारवां हिस्सा हैं।

आप नई पीढ़ी के उपकरणों के लिए तत्व आधार के विकास पर शोध कर रहे हैं: क्वांटम कंप्यूटर से लेकर जैविक सेंसर तक। आपने क्या करने का प्रबंधन किया?

- मैं उन तीन प्रमुख क्षेत्रों पर प्रकाश डालूंगा जिनमें हमारे परिणाम विश्व स्तर पर पहुंच गए हैं और कुछ स्थानों पर इससे भी आगे निकल गए हैं। केंद्र क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में रूस में दो सबसे बड़ी परियोजनाओं के लिए अग्रणी तकनीकी ठेकेदार है। उनमें से प्रत्येक अपना स्वयं का तत्व आधार विकसित करता है: नैनोफोटोनिक्स के सिद्धांतों पर आधारित फोटोनिक चिप्स और सुपरकंडक्टर्स पर आधारित क्वबिट सर्किट।

रूस में क्वांटम कंप्यूटिंग से संबंधित सभी प्रमुख प्रयोगशालाएं हमारे चिप्स का उपयोग करती हैं। व्यक्तिगत मापदंडों में, हमारे उपकरणों के कार्यात्मक तत्व विश्व स्तर से अधिक परिणाम प्रदर्शित करते हैं।

दूसरा क्षेत्र जैव प्रौद्योगिकी है। एक चिप पर तथाकथित प्रयोगशालाएँ बनाने के लिए कई तकनीकों का विकास किया गया है। यही वह दिशा है जो भविष्य में लोगों की जान बचाने में मदद करेगी। हम पोर्टेबल डिवाइस विकसित कर रहे हैं जो वास्तविक समय में किसी व्यक्ति की स्थिति का निदान कर सकते हैं और यहां तक कि चिकित्सीय प्रभाव भी कर सकते हैं।

तीसरा सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्र सेंसर सेंसर और विकिरण स्रोतों का विकास है। पिछले तीन वर्षों में, हमने एक साथ कई विश्व रिकॉर्ड बनाए हैं, विशेष रूप से महत्वपूर्ण मार्करों के प्रति रिकॉर्ड संवेदनशीलता के साथ जैविक सेंसर बनाए हैं। इनमें से कुछ सेंसर पदार्थ के प्रति ट्रिलियन कणों में पदार्थ के तीन कणों का पता लगा सकते हैं जिसमें वे घुल जाते हैं। आज दुनिया में ऐसे कोई उपकरण नहीं हैं।

अपने अमेरिकी भागीदारों के साथ, हम संरचनाओं का निर्माण करते हैं जिन पर सिंगल-फोटॉन स्रोत बनाए जाते हैं। ये ऐसे उपकरण हैं जिनका उपयोग जीव विज्ञान, क्वांटम कंप्यूटिंग और संचार में किया जाता है।

केंद्र में छात्रों के साथ काम कैसे व्यवस्थित है? क्या आपको सभी या केवल सर्वश्रेष्ठ में से सर्वश्रेष्ठ और एक विशिष्ट परियोजना के लिए मिलता है?

- सर्वश्रेष्ठ में से सर्वश्रेष्ठ यहां प्राप्त करें, और न केवल हमारे विश्वविद्यालय से। बौमांका के 90% से अधिक छात्र और स्नातक, साथ ही मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी और फिजटेक के लोग केंद्र में काम करते हैं। हम सभी विश्वविद्यालयों के छात्रों और स्नातकों के लिए खुले हैं। वैसे, मैं अक्सर कहता हूं: "दोस्तों, हमारे यहां कोई छात्र नहीं है।" इसका केवल एक ही मतलब है - यहां आने वाला हर कोई तुरंत व्यावहारिक समस्याओं के साथ काम करता है। रूसी शिक्षण पद्धति का आधार, जिसके लिए बाउमांका प्रसिद्ध है, वास्तविक, "लड़ाकू" कार्यों पर शिक्षण है। हर छात्र हमारा कर्मचारी है।

सभी के पास उपकरण और सामग्री तक पहुंच है, क्या वे अपना कुछ कर सकते हैं?

- "साफ कमरे" के अंदर उपकरणों के अलग-अलग टुकड़े € 2-3 मिलियन खर्च करते हैं। इसलिए, निश्चित रूप से, हर किसी के पास पहुंच नहीं है। इससे पहले कि आप ऐसे उपकरणों पर स्वतंत्र रूप से काम कर सकें, आपको एक बहु-स्तरीय प्रशिक्षण प्रणाली से गुजरना होगा। पहला परीक्षण "साफ कमरे" के अंदर व्यवहार और काम के नियमों के ज्ञान पर एक परीक्षा है।

फिर लोग विदेशों में प्रशिक्षण के कई चरणों से गुजरते हैं - या तो एक उपकरण निर्माता से या प्रयोगशालाओं में जो हमारे अनुकूल हैं। वे लंबे समय तक अध्ययन करते हैं - व्यक्तिगत उपकरणों तक पहुंच प्राप्त करने के लिए, आपको लगभग एक वर्ष तक अध्ययन करने की आवश्यकता होती है।

आपने उल्लेख किया है कि आपके केंद्र में बने चिप्स क्वांटम कंप्यूटिंग में लगे सभी प्रमुख रूसी प्रयोगशालाओं में उपयोग किए जाते हैं। वास्तविक भौतिक उपकरण के रूप में क्वांटम कंप्यूटर बनाने में आपके विकास कैसे मदद करेंगे?

- क्वांटम कंप्यूटर बनाना बेहद मुश्किल काम है। एकीकृत उपकरणों, प्रोसेसर चिप्स का विकास वैश्विक क्वांटम परियोजना का ही हिस्सा है। इसमें सबसे जटिल एल्गोरिदम, विशेष सॉफ्टवेयर का निर्माण, प्रयोगात्मक क्रायोजेनिक इंस्टॉलेशन भी शामिल हैं।

विभिन्न विश्वविद्यालयों और अनुसंधान समूहों के पेशेवरों की एक बड़ी टीम वर्तमान में निर्धारित लक्ष्यों को हल करने पर काम कर रही है। हमारा काम अपने सहयोगियों को एक उच्च गुणवत्ता वाला तत्व आधार प्रदान करना है, जो रूसी क्वांटम कंप्यूटर के आधार के रूप में काम करेगा।

आपको क्या लगता है कि पहला वास्तविक कार्यात्मक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर कब और कहाँ दिखाई देगा? इसका विकास क्यों महत्वपूर्ण है?

- क्वांटम कंप्यूटर कहां और कब बनाया जाएगा, इसका अनुमान लगाना मुश्किल है। दुनिया की अग्रणी प्रयोगशालाओं और उद्यमों के विशेषज्ञ 5 से 20 साल की शर्तों को कहते हैं। हमारे केंद्र में युवा कर्मचारी हैं, लेकिन हम अपने पूर्वानुमानों में शांत हैं। 15-20 साल भी बहुत करीब का समय होता है। एक क्वांटम कंप्यूटर जो संभावनाएं देगा वह अनंत है, वे मानव जाति के जीवन को पूरी तरह से बदल देगी। दवाओं, चिकित्सा उपकरणों से शुरू होकर नई ऊर्जा, नई सामग्री के साथ समाप्त।

संभावना है कि हम अंततः कैंसर को हराने में सक्षम होंगे। बड़ी संख्या में अनुप्रयोग क्षेत्रों में क्वांटम सिस्टम के अल्ट्रा-फास्ट कंप्यूटिंग और सिमुलेशन की आवश्यकता होती है, जिससे क्वांटम प्रोसेसर बनाना संभव हो जाएगा। यह मानवता की एक बड़ी उपलब्धि है, जो निःसंदेह हकीकत बनेगी। और मुझे उम्मीद है कि यह यहीं होगा।

आपने बायोसेंसर के निर्माण और उनके लिए सामग्री बनाने के लिए प्रौद्योगिकी के विकास के बारे में बात की। क्या काम करने वाले प्रोटोटाइप हैं, होनहार विकास जिनके बारे में आप बात कर सकते हैं?

- हमारा गौरव एपिटैक्सियल सामग्री (एक आदर्श क्रिस्टल जाली के साथ सामग्री। - आरटी) के निर्माण के लिए एक नया दृष्टिकोण है। पहले, उन्हें बहुत महंगी विधियों का उपयोग करके बनाया गया था। हमारी टीम अपेक्षाकृत सस्ती तकनीक विकसित करने में कामयाब रही, जिसे हमने रूसी संघ में पेटेंट कराया था, और अब हम एक अंतरराष्ट्रीय पेटेंट जारी कर रहे हैं।

हमने सीखा कि एपिटैक्सियल सिल्वर कैसे बनाया जाता है, जिस पर दुनिया भर के वैज्ञानिक पिछले 60 सालों से असफल तरीके से काम कर रहे हैं। चांदी के आधार पर कई अद्वितीय प्लास्मोनिक उपकरण बनाए गए हैं: एक विकिरण स्रोत, रिकॉर्ड संवेदनशीलता वाला एक सेंसर, हृदय रोगों के निर्धारण के लिए जैविक मार्करों के डिटेक्टर।

बायोसेंसरिक्स और सिंगल-फोटॉन स्रोतों में उपयोग की जाने वाली अन्य धातुओं पर भी यही तकनीक लागू होती है। उदाहरण के लिए, एपिटैक्सियल एल्यूमीनियम के आधार पर, हम सुपरकंडक्टिंग क्वैबिट बनाते हैं। हमारा समाधान वास्तव में सार्वभौमिक निकला।

हमें नैनोफोटोनिक्स की भूमिका और महत्व के बारे में बताएं। रूस को इस दिशा को विकसित करने की आवश्यकता क्यों है?

- इलेक्ट्रॉनिक्स पिछले दशकों में बहुत तेजी से विकसित हो रहा है। इन उपकरणों में वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं। लेकिन इलेक्ट्रॉन स्वाभाविक रूप से सीमित है। दूसरी ओर, फोटोनिक्स हमें एक अन्य सूचना वाहक के साथ काम करने का अवसर देता है - एक फोटॉन जिसे नियंत्रित किया जा सकता है।

प्रकाश हमारे पास सबसे तेज है। मानव जाति के लिए अभी भी अधिक परिपूर्ण वाहक अज्ञात हैं। इसलिए, हम नैनोफोटोनिक्स से जुड़ी हर चीज को बेहद आशाजनक मानते हैं। ये नए प्रकार के कंप्यूटिंग डिवाइस, नए जैविक उपकरण, लागू दिशाओं की एक पूरी श्रृंखला हैं।

आपने पहले ही "एक चिप पर प्रयोगशाला" का उल्लेख किया है। यह क्या है, इसे कैसे लागू किया जा सकता है या इसे पहले से लागू किया जा रहा है?

- "एक चिप पर प्रयोगशाला" - बायोमेडिकल विश्लेषण के क्षेत्र में काम के आधार को बदलने का प्रयास। उदाहरण के लिए, आज रक्त परीक्षण कराने के लिए, हम प्रयोगशाला में जाते हैं और नमूना लेते हैं। फिर कुछ समय के लिए - कई घंटे या कई दिन - हम परिणाम की प्रतीक्षा करते हैं। तो, "एक चिप पर प्रयोगशाला" में नमूनों के साथ काम को माइक्रोमीटर स्तर पर, सूक्ष्मदर्शी में स्थानांतरित किया जाता है। यह आपको सभी प्रक्रियाओं को मौलिक रूप से तेज करने की अनुमति देता है।

वास्तविक समय में हमारी स्थिति का आकलन करना संभव होगा। हम अपनी जेब में किसी तरह का उपकरण रखेंगे जो कहेगा कि सब कुछ ठीक है। या, उदाहरण के लिए, कि कोलेस्ट्रॉल का स्तर पार हो गया है या कोई अन्य महत्वपूर्ण संकेतक।

निकट भविष्य में कोई व्यक्ति किन गैजेट्स का उपयोग करेगा? मौजूदा "स्मार्ट घड़ियों" की जगह क्या लेगा?

- अगर हम कल्पना करें कि एक क्वांटम कंप्यूटर और "एक चिप पर प्रयोगशाला" प्रकार के उपकरण बनाए गए हैं, जिनमें "ऑन बोर्ड" फोटोनिक्स डिवाइस हैं, जिनके साथ हम सक्रिय रूप से काम कर रहे हैं, तो हमारी "स्मार्ट घड़ियों" को एक में बदल दिया जा सकता है अब पृथ्वी पर किसी भी सुपर कंप्यूटर से अधिक शक्ति वाला डेटा सेंटर काम कर रहा है। और यह सिर्फ शुरुआत है।

कारें क्यों नहीं उड़तीं? क्योंकि हमारे पास ईंधन का कोई स्रोत नहीं है जो हमें लंबे समय तक इंजनों को चालू रखने की अनुमति देता है। एक ऊर्ध्वाधर टेकऑफ़ जेट मौजूद है, और ऐसे इंजन को कार में लगाया जा सकता है। हालांकि, इसके लिए ईंधन के पूरे टैंक की आवश्यकता होगी।

एक क्वांटम कंप्यूटर पूर्व निर्धारित गुणों वाले पदार्थों की गणना करना और ईंधन के नए स्रोत बनाना संभव बना देगा। आज हम जो केंद्र में काम कर रहे हैं, उसके आगमन के साथ, बहुत सारी नई तकनीकें आएंगी, और ये सभी शानदार स्टार वार्स फिल्में थोड़ी देर बाद वास्तविकता के करीब होंगी।