Пер Делсинг, профессор физики, Технический университет Чалмерса, Гётеборг, Швеция

Новые пути развития

Пер Делсинг с детства был очарован мельчайшими частицами Вселенной. Сейчас он возглавляет проект по разработке чрезвычайно мощного компьютера, оперирующего мельчайшими элементами – кубитами. Конечной целью является создание квантового компьютера, который будет быстрее и мощнее любого другого компьютера в мире.

Текст Сара Бергквист
Фото Никке Юханссон

Если всё пойдёт по плану, то самый мощный квантовый компьютер в мире появится в Техническом университете Чалмерса в Гётеборге, Швеция, всего через несколько лет. Пер Делсинг, профессор физики, возглавляет проект, в котором участвуют около 50 исследователей. Недавно журнал Evolution побеседовал с ним в его лаборатории.

«Проще всего описать квантовый компьютер как большой холодильник, окружённый множеством микроволнового оборудования, – объясняет Делсинг. – Наименьшие элементы – это кубиты, которые находятся на небольшом кремниевом чипе. Как и в обычном компьютере, информация представлена в виде единиц и нулей. Разница лишь в том, что кубит может быть одновременно в состоянии и единицы, и нуля. Это означает, что можно выполнять вычисления с невероятной скоростью».
 

Per Delsing

Место жительства: Родился в Умео, Швеция, в 1959 г., вырос в Мальмё, живёт в Гётеборге.
Семья: Жена и четыре дочери в возрасте от 25 до 30 лет.
Работа: Профессор физики в университете Чалмерса и представитель Центра квантовой технологии Валленберга, который занимается созданием самого мощного квантового компьютера в мире.
Увлечения: Работает так много, что свободного времени практически не остаётся, но когда оно есть, катается на горных лыжах, играет в теннис и путешествует с женой.
Самая сильная черта характера: Творческий подход и стремление браться за новые проекты.
Надпись на стене кабинета: «Легче управлять электроном, фотоном и фононом, чем растить четырёх дочерей».

В лаборатории Делсинга слышен лишь ритмичный звук насосов, охлаждающих крошечные кубиты почти до минус 273,15 градуса Цельсия, или 0 градусов Кельвина, что является самой низкой температурой во Вселенной. На всю процедуру уходит 36 часов.

Квантовые технологии заложили основу для ИТ-революции, в том числе благодаря таким изобретениям, как лазер и транзистор. Сегодня исследователи считают, что мы находимся на пороге второй квантовой революции – ещё более грандиозного изменения.

«Это не постепенное изменение, а что-то вроде смены парадигмы, – говорит Делсинг. – Это стало возможным благодаря тому, что мы научились манипулировать отдельными квантовыми системами, такими как атомы, электроны или фотоны, и можем полностью контролировать их».

Рано пробудившийся интерес Пера к технике активно поощрялся отцом, который был инженером. Но когда 12-летний Делсинг услышал о сверхпроводниках и захотел узнать о них побольше, отец понятия не имел, что это такое. «Меня это удивило, ведь отец обычно знал всё, – вспоминает он. – Поэтому я должен был провести собственное исследование. Я был заинтригован, когда прочитал, что ток может течь, не вызывая нагревания».

Пер Делсинг

В качестве исследователя Пер Делсинг принял участие в двух поистине революционных открытиях.

Делсинг получил учёную степень в Лундском университете на юге Швеции, а затем два года провёл в Швейцарской высшей техничес­кой школе Цюриха, – том самом университете, в котором учился Альберт Эйнштейн. Затем он отправился в университет Чалмерса в Гётеборге, где учился в докторантуре. Он провёл в этом городе последние 34 года, преимущественно в университете Чалмерса. Наибольший интерес у него всегда вызывали именно элементарные частицы.

«Можно сказать, что я начал манипулировать одиночными электронами в цепях, – поясняет Делсинг. – Затем квантами света – фотонами. А потом переключился на кванты звука, известные как фононы».

Можно сказать, что я начал манипулировать одиночными электронами в цепях.
Пер Делсинг, профессор физики, Технический университет Чалмерса, Гётеборг, Швеция

В качестве исследователя он принял участие в двух поистине революционных открытиях. Первое состоялось в 2011 г., когда он с группой коллег сумел продемонстрировать динамичес­кий эффект Казимира, явление, которое было предсказано 40 лет назад, но доказательство которого считалось невозможным.

«Согласно исходному условию, можно создавать свет из вакуума, если перемещать зеркало со скоростью, близкой к скорости света, – объясняет Делсинг. – Проблема лишь в том, что на практике это сделать сложно. Вместо того, чтобы перемещать зеркало, мы изменили его свойства, чтобы казалось, будто оно движется, и оно действительно смогло генерировать свет из вакуума».

Второе открытие заключалось в создании звука путём перемещения атома. «Как правило, если возбудить атом, то есть подать энергию, чтобы он перескочил на более высокий энергетический уровень, он излучает свет. Но, поместив атом на подложку, которая сжимается или расширяется при подаче напряжения, мы заставили его вместо этого издавать звук. Это означало, что мы впервые смогли услышать атом».

Сейчас Делсинг ожидает результатов работы над квантовым компьютером. Цель работы – через 10 лет получить функционирующий 100-кубитный квантовый компьютер, а несколько меньших квантовых компьютеров должны стать вехами на этом пути. «В первом компьютере, который мы создадим, будет от 10 до 20 кубитов, – говорит Делсинг. – Создавая сначала менее мощные процессоры, мы можем решать проблемы поэтапно и использовать эти наработки в следующей версии».

Сегодня самые мощные рабочие квантовые компьютеры, вероятно, содержат около 20 кубитов. Их разработка засекречена, поэтому никто не знает наверняка, существует ли ещё более мощный компьютер. «Одна из сфер применения – это взлом кодов, поэтому, если кому-то удастся в тайне создать такой компьютер, он сможет перехватывать конфиденциальные сообщения и красть деньги, ведь с помощью квантового компьютера можно получить хакерский доступ к онлайн-трансакциям, – объясняет Делсинг. – Поэтому очень важно, чтобы „хорошие парни“ преуспели в этом первыми».
 

Обратиться в отдел сбыта

evolution@skf.com

Как именно может использоваться квантовый компьютер Чалмерса пока неясно. «Одна из целей нашего проекта – выяснить это, – говорит Делсинг. – Во время разработки лазера никто тоже точно не знал, где его можно применить, поэтому я думаю, что впереди нас ждут самые интересные области исследования».

Материалы по теме