Будущее рядом: о теоретической физике, квантовых компьютерах и новом ректоре ОмГУ

Дата публикации: 20.12.2021

Мы продолжаем беседовать с омскими учёными в рамках нашей рубрики «Будущее рядом». Советуем почитать статьи об альтернативной энергетике или технооптимизме.

Недавно у нас вышел материал в рубрике «Гумпросвет», в котором мы поговорили с культурологом Евгением Груздовым о главных омских мифах и не только о них. 

Сегодня нашим гостем стал Павел Прудников – доктор физико-математических наук, профессор, проректор по научной работе ОмГУ им. Ф.М. Достоевского.

Время прочтения ≈ 15 минут

Павел Прудников

 

Могли бы Вы коротко рассказать о своём пути в науку? 

— Если говорить о том, когда произошёл этот момент и я мог сказать, что пришёл в науку, то это не происходило быстро. В первую очередь, надо сказать, что мои родители — люди науки. Они проработали в ОмГУ, ОмГАУ, и, конечно, академическая университетская среда окружала меня с детства. Мне было интересно заниматься чем-то хорошим: я участвовал в олимпиадах и  летних школах. Конечно, запоминается летняя школа Новосибирска, она даёт возможность сразу выбрать направление и поступить на выбранный факультет Новосибирского университета. Меня интересовали химический, математический и физический факультеты. Я участвовал во всех экономических и языковых олимпиадах, но наибольший интерес был в естественно-научных направлениях. Мне нравились занятия программированием, я ходил на курсы в университет, нельзя сказать, что у меня была чёткая направленность и я последовательно шёл в физику. 

 

 

«Мне всегда везло с учителями. То, что у меня, как я оцениваю, достаточно скромные успехи, это в первую очередь благодаря учителям. Я очень благодарен моим родителям, моей семье, и тем, с кем я встречался на всех этапах жизни»

Когда произошёл этот поворот?  — на третьем курсе университета. У меня было одновременно назначено два мероприятия: собеседование в банке в IT-отдел и ровно в это же время награждение за успехи в научно-исследовательской деятельности. Я понял, что это тот момент, когда нужно выбирать, и сделал свой выбор. У меня достаточно много записей в трудовой книжке, но они все связаны с одной организацией. Я прошёл все возможные этапы, которые есть в университете. Первая запись — лаборант, следующая — аспирант, после защиты — ассистент, старший преподаватель, доцент, профессор, — все возможные этапы я честно прошёл.

С тематикой я определился ещё на третьем курсе, и с того времени была практически непрерывная деятельность. Мне кажется, для исследователя главный мотив — любопытство, и еще понимание того, что интересно не только тебе, но и сообществу, научному сообществу. Это важно для прикладных задач. И в этом плане ты отвечаешь не только за интерес свой личный, но и за интерес сообщества.

Можно несколько слов о том, чем занимались ваши родители?

— Папа — Владимир Васильевич Прудников — также работает в университете, он заведующий кафедрой теоретической физики, и спектр его интересов достаточно широк: от фундаментальных вопросов аналитического описания фазовых превращений до прикладных задач, связанных с заказом с одного из предприятий, из которого родилась физика поверхностей.

Мама — Ирина Анатольевна  Прудникова — работала на кафедре физики Аграрного университета, которая имеет богатую историю. Темой ее исследований была физика конденсированного состояния. 

 

 

«В комнате, где я спал, всегда был набор книг, связанных с математическими и физическими дисциплинами. Можно считать, что это тоже влияло на формирование меня как исследователя»

 

В 2012 году вы стали лауреатом молодежной премии Правительства Омской области для поощрения молодых деятелей науки. А кто такие молодые учёные? И когда человек становится просто учёным?

 

— Есть чёткая классификация: до 30-ти лет — молодой исследователь без степени, до 35-ти — молодой исследователь со степенью кандидата наук и до 40 — молодой исследователь. Я стал доктором наук в 30 лет.

Понятно, что здесь границы достаточно размыты. Но обычно это тот период, когда человеку необходимо путешествовать, смотреть на мир. У меня после защиты диссертации в 2003 году в 2004-2005 была полугодовая стажировка в Германии. Это возможность посмотреть мир, воплотить новые идеи и веяния. Это тот период, когда у молодого исследователя есть возможность подготовить багаж знаний для дальнейшей деятельности. 

«Здесь надо сказать, что работает не только сам молодой учёный, но и связка с коллективом и руководителем. Это даёт преемственность идей, взглядов, подходов, честности и отношения к своей деятельности. Когда ты знаешь, что нужно работать хорошо и честно, ты достигаешь результатов. Наука позволяет вне зависимости от результата быть честным»

 

В чём разница между теоретической и практической физикой? 

 

 

— Я бы хотел ответить названием нашей лаборатории — Лаборатория теоретической физики, прикладного моделирования и параллельных вычислений. Основа всегда фундаментальная. Теоретическая физика получила отдельный статус в отличие, например, от химии (там нет разделения на теоретическую и прикладную, хотя есть, например, расчетные методы в области химии) — это направление физики с чрезвычайно высоко развитым математическим аппаратом. Все отмечают уровень математических подходов, в рамках которых физике удалось получить много важных эффектов. Это говорит о зрелости такого подхода в науке и высоком уровне абстракции и развития. Если этот фундамент большой, он позволяет решать практические задачи, чтобы это имело значительный прикладной эффект для получения технологий. Иногда бывают сложные попытки решить прикладную задачу без этого фундамента, но именно его может не хватить для полноты методов решения. В этом плане теоретическая физика даёт множество подходов.

 

Теоретическая физика, получается, достаточно близка к философии? Философия даёт методологию для остальных наук, теоретическая физика работает с гипотезами, правильно?

— Здесь, я бы сказал, это вопрос фундамента не методологии, а принципов. Часто разделение условное. Если вы знаете какой-то эксперимент, какую-то установку, то они базируются на теоретическом представлении об устройстве материи или того, что мы исследуем. Поэтому здесь отделить одно от другого достаточно сложно. Хороший физик-экспериментатор должен знать теоретическую физику, а хороший теоретик должен разбираться в экспериментальных методах работы.

Студенты говорят иногда: «Я плохо знаю математику, потому что я физик». Нет, надо просто говорить: «Я не знаю математику», — потому что математика — язык физики. И отделять достаточно сложно. Чаще всего вопрос именно в постановке задачи и подходах, в логике, языке. В многих странах такого разделения не сложилось. Здесь это так исторически развивалось: в СССР была сильная школа теоретической физики, и здесь эти подходы отражают и те успехи, которые были тогда достигнуты.

«Сложно сказать, кто более знаменит: теоретики или практики. Что касается Нобелевской премии — тут чередование. Ярко прикладной характер, сильный фундаментальный. Премия даётся и за явление, которое стало известно широкой общественности»

 

В этом году три лауреата Нобелевской премии по физике и как раз за фундаментальный вклад в сложные физические системы. Это ваши коллеги, получается?

 

— Джорджио Паризи — итальянский физик в области сложных систем. Это важно, наши тематики очень близки. И обзор Паризи я читал в студенчестве в самом начале. Его награда важна как признание этой области. Нобелевская премия не присуждается посмертно, поэтому из живущих мастеров описание сложных систем — это действительно заслуженная премия. Мы не так давно проводили в «Точке кипения» семинар нашей лаборатории, на котором докладчик рассказывал об этом всём.

Надо отметить, что Нобелевская премия — это важный момент, и ты чувствуешь, как твоя тематика становится актуальной. Даже то, что мы храним фильмы и смотрим котиков в интернете, это заслуга работ 80-х годов.

Хотелось бы поговорить подробнее о том, чем занимаетесь Вы в своих исследованиях. Один из моих любимых фильмов — «Филадельфия». Там есть персонаж — адвокат, который говорит клиентам: «Расскажи мне о своей проблеме, как шестилетнему ребёнку», и для меня важно с языка науки переводить на язык более понятный. Я бы хотел, чтобы вы объяснили мне как гуманитарию (у меня физика закончилась как только началась в 8-м классе), чем именно Вы занимаетесь.

— Этот подход «расскажи мне о своей проблеме, как шестилетнему ребёнку», возможно, не для всех областей. Если начинать с фундаментальных основ, тематика была связана с фазовыми  переходами и критическими явлениями.

Первого рода — это переходы агрегатного состояния вещества: плавление, кристаллизация. Второго рода — это поведение вблизи критической точки воды. 

Но есть область сверхкритической жидкости, в ней жидкость является прекрасным растворителем и демонстрирует спектр разных явлений. Есть уже технологические установки, нормальные лабораторные установки по растворению, экстракции, это переход от фундаментального к прикладному. Хороший пример — магнитные переходы, когда в поле возникает намагниченность. Если нагреть магнит, он перестает работать. Этот эффект характерен не только для магнитных систем, но и для социальных: вопрос выбора, принятия решений. То, как коллективно люди приходят к решению, очень похоже по сложности. 

В области прикладных задач это связано с тонкими магнитными плёнками. Это необходимо для новых тематик: если мы говорим, что есть электроника (где в качестве носителя выступает электрон, заряд), то в новой области появляется спинтроника, спинорбитроника (завязана на квантовых свойствах).

Всё это возможно только если тонкие магнитные плёнки разделены немагнитными. Задача наша, как исследователей, — учесть факторы, которые влияют на проектирование нового магнитного материала, характеризующегося высокой чувствительностью. Несмотря на то, что мы занимаемся фундаментальной частью, мы должны иметь предел в области применения результатов исследований.

Один из вопросов от предприятия был вопрос работы поршневой пары в космосе. Это узлы сухого трения. И одна из фундаментальных задач — материалы должны обладать малым коэффициентом трения, и должны хорошо держаться, это противоположные задачи. Это дорого и долго искать. Отсюда появилось направление «Физика поверхностей». Это вопросы перемешивания атомов в тонких плёнках, качества поверхности. Эта тематика развивается: методы расчёта — чтобы это соответствовало конкретным материалам, используются квантовые расчёты. Эта тематика выросла в некоторые формы сотрудничества с учёными-химиками. От первоначального подхода по моделированию некоторых моделей это далеко, но мы пришли к этому.

Основное направление — квантовые технологии. До этого одним из инструментов были компьютерные вычисления. Чтобы получить хороший результат, тебе нужен хороший инструмент. Для этого нужны вычислительные системы. Но сейчас эра квантовых вычислений, поэтому необходимо уделять внимание квантовым технологиям . У нас есть квантовый генератор случайных чисел, который позволяет в наших вычислениях использовать число, которое является истинным, и это очень важно. 

Обычно потребителями подобных устройств являются службы шифровки передаваемых данных. Использование в области вычислений — одна из популярных, но необычных историй.

В основе всего здесь лежит квантовый эффект, случайная фаза лазера. Здесь важно выделить квантовую природу, чтобы получить истинно случайное число, которое в данном случае не повторяется. Мы только начали, прошёл буквально год, как мы его приобрели, а взаимодействие с любым новым оборудованием — достаточно длительный процесс.

Есть несколько групп лабораторий, которые этим занимаются: по квантовым вычислениям — их курирует Росатом, по квантовым сервисам — Ростех, по квантовым технологиям защиты данных — РЖД. РЖД является владельцем самых длинных магистралей России, поэтому для них это важная тематика.

Насколько квантовый компьютер, как вам кажется, — это вопрос нашего десятилетия или другого? Где лучше продвигаться в этой теме? И можно подробнее про DATA-центр?

— Это проект между регионами, чтобы была сеть суперкомпьютерных центров. Это позволит усилить суммарную вычислительную мощность и ёмкость. Вопрос охлаждения один из самых непростых, есть примеры в Гренландии, Исландии, но есть и примеры, когда такие центры строят в храмах, где толстые стены. И здесь важнее даже не охлаждение, а стабильность, чтобы это было постоянно. Проблема не в том, что холодно, а в том, что погода меняется. Должны сложиться возможности. В Москве есть примеры, как центры строятся в старых двориках: это должно быть тихо, спокойно и не мешать окружающим.

Вычисления, которые нужны для современных технологий, должны быть доступными. Есть в этом потребность. 

Относительно перспектив: если обработка данных — текущая ситуация, относительно квантовых вычислений… Хотелось бы вспомнить шутку: когда спрашивали специалиста про термоядерный синтез, он ответил — через 10 лет. И через 10 лет его спросили вновь, он ответил — через 10 лет. Я же не меняю своего мнения: квантовый компьютер будет в ближайшее десятилетие.

Я хотел бы отметить: это не вопрос узкой задачи, для которой строится это устройство. Если мы говорим, что вопрос отделения ядра — тут много инженерных задач, технологий, которые развиваются. Это даёт развитие всему направлению. Из проектов, которые сегодня существуют: построение ускорителя СКИФ в Новосибирске — это развитие нескольких тематических направлений.

Важные задачи имеют узкоспециализированные решения, и нет возможности применять это в других направлениях. И это позволит сделать некоторый рывок. Чтобы это произошло, главная нехватка — кадры. Чтобы построить масштабные сооружения, важно, чтобы у тебя были молодые специалисты, которые сейчас учатся в университетах. Важная задача не только решить научную задачу, но и найти специалистов для их решения.

Расскажите, а чем занимается проректор по научной работе?

— Одна из задач — обеспечение проведения научных исследований в университете. Обеспечение реализации научных продуктов, подготовка аспирантов, молодых кадров, чтобы был потенциал для решения задач. С одной стороны – оперативная деятельность, но есть и стратегические задачи для создания проектов: проекты по анализу данных и другие.

Очевидно, что университет должен быть интегрирован в мировую научную повестку и России, и региона. Те процессы, которые происходят у нас в регионе, дают возможность коммуникации и обсуждения более масштабных задач, которые недоступны только одному университету.

А с какими проблемами Вы, как проректор по науке, сталкиваетесь? С чем сейчас необходимо работать?

— Это перекликается с тем, что мы говорили: для решения масштабных задач нужен контингент специалистов высокой квалификации. Это один из вопросов, которые поставил ректор передо мной. Обеспечение подготовки кадров в аспирантуре и наличие молодых исследователей — это обеспечивает преемственность.

Это и вопрос среды, её создания в регионе, в городе, чтобы исследователю было важно не только решение задачи, но и то, как человек каждый день реализует свои возможности. Вопрос непростой, но мы идём к этому.

Не так давно, 6-го декабря в ОмГУ назначили нового ректора. Им стал Сергей Владимирович Замятин. Удалось ли Вам пообщаться с Сергеем Владимировичем, определить какую-то конкретику по науке и ознакомиться с научным бэкграундом нового ректора?

— Да, мы общались всем ректоратом. Были поставлены задачи, заданы вопросы, иногда непростые, но в этом и есть движение вперед. Задачи ответственные и важные стоят. 

 

 

«С учетом того, что для хороших решений нужно время, давайте подождем. Мы понимаем, что декабрь и Новый год — это рубеж. Думаю, хорошие новости будут»

В нашем общении такой вопрос не поднимался, пока я не готов ответить на этот вопрос. Вы же понимаете, что здесь важно решение задач университета, и, может, в этом плане бэкграунд не так важен. Весь коллектив университета готов решать вопросы.

Есть мнение, что в российской науке очень странные времена. РАН принадлежит чиновникам, государство всячески реанимирует некоторые советские инициативы (например, Общество «Знание»). Хотелось бы узнать ваше мнение об этих тенденциях.

— В этот Год науки и технологий запущены многие процессы. Есть понимание, что перед страной стоят важные технологические вызовы. Это стратегии научно-технологического развития, социально-экономического развития, стратегия национальной безопасности. Эти задачи стоят как вызовы перед научным сообществом. Это инструменты, дающие возможность решить эти вопросы. И они позволяют построить систему для подобных решений. Только время покажет, в каких условиях это реализуется.

Если мы говорим об обществе «Знание»: 6 декабря в некоторых городах страны прошёл их форум (Форум о науке и технологиях), было большое количество участников как очно, так и онлайн. Я был одним из спикеров, говорил о построении научной карьеры и возможности реализации научных проектов. Было много других интересных докладов: вопросы, как реализовать проекты, как выводить их за рубеж, как строить команду.

Если мы говорим о Сириусе: я должен был быть в Сириусе сейчас на форуме, но мероприятия наложились. Это интересный вариант, место встреч, но я не беспокоюсь и думаю,  ещё будет возможность там побывать. 

«Это всё интересные проекты: будем не только следить за ними, но и участвовать в них. Это возможность делать что-то новое»

 

Когда мы готовились к интервью, мне пришлось пересмотреть много ваших фотографий: я всегда бываю удивлен, когда люди помимо работы активно увлекаются еще чем-то. Расскажите подробнее про свои хобби.

 

— Я скорее научный путешественник. Мне не близко быть экстремалом. Места, в которых я бываю, часто связаны с конференциями, общением с коллегами. Ты можешь попасть в те места, в которые никогда не попадешь, будучи туристом. Организаторы конференции стараются формировать культурную программу, чтобы это запоминалось. 

«Моя первая научная конференция проходила в Болгарии. И друг организатора этой конференции работает на радиовышке — это не туристический объект, но была возможность туда подняться и насладиться видами горной Болгарии. Говорят, Болгария известна своими курортами и побережьями, а это была её горная часть, куда я бы не попал, будучи туристом»

Касательно спорта — это волейбол. Мы играем регулярно. Например, в мае мы участвовали в открытом чемпионате научных институтов в Екатеринбурге. А так мы играем каждый вторник, приглашаем студентов. Игра позволяет встречаться и ректору, и проректору, и профессору, и студенту.

Из зимних видов спорта — лыжи. В Советском парке есть прекрасная возможность кататься на лыжах в любом виде: классическим и коньковым ходом.

Ещё настольный теннис, плавание, да и вообще любой интересный вид спорта вызывает отклик.

И последнее: новому ректору всего 39 лет. Вы по сути сверстники. В академической жизни вы прошли путь от студента до профессора и проректора. Были ли у вас мысли когда-то стать ректором? Или вы себя больше чувствуете человеком науки?

— Когда было предложение быть проректором по науке, я воспринимал это как административную должность, и в ней я сделал ещё не всё, что запланировал. Я стараюсь не отказываться ни от каких хороших предложений, но всегда каждому предложению внутренне соответствовать. Мне ещё есть, куда развиваться.

Когда мы говорили о рубеже в 40 лет — это вопрос определения. Работа в университете — это работа с лучшим и наиболее молодым контингентом. Это накладывает на тебя обязательство быть достойным, чтобы тебя слушали. Ты всегда молод, ведь должны быть основания для обсуждения, точки соприкосновения. Вопросы, которые ты обсуждаешь, важны не только для тебя, но и для общества. 

«Посмотрим, время покажет. Для хороших результатов нужно немного времени»

 

Автор материала Алексей Ремыга

  

Поделиться:
Появилась идея для новости? Поделись ею!

Нажимая кнопку "Отправить", Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности сайта.