Специалисты ЮФУ рассказали о достижениях российской науки

Учёные ЮФУ рассказали о достижениях, разработках и планах в сфере науки.

За последние 100 лет наука сделала огромный скачок вперёд. Благодаря открытиям учёных жизнь людей качественно изменилась. Фантастика вековой давности стала явью, и современные исследования из этой области становятся реальностью сегодняшнего дня.

О том, какие научные идеи стали реальностью, рассказал академик РАН, доктор химических наук, научный руководитель ЮФУ Владимир Минкин.

«Одно из таких достижений, это запуск спутника с рентгеновским спектрометром на орбиту. Благодаря этому спутнику уже открыты сотни, если не тысячи, новых объектов в космосе. Также очень приятно, что и в наномире российская наука имеет определённый успех. Так, вакцина «Спутник V» представлена на самом высоком уровне. Достижения российских учёных при разработке этой вакцины очень весомы. В этом направлении исследований важно взаимодействие науки не только внутри одной страны, но и целого мира, тогда это может быть очень продуктивно», - отметил Владимир Минкин.

Десятки научных подразделений ЮФУ трудятся над реализацией проектов в области фундаментальных и прикладных исследований. Затем эти исследования ложатся в основу современных разработок, которые способны сделать человеческую жизнь безопаснее, комфортнее и интереснее.

Одним из важнейших изобретений человечества 20 века стал компьютер. Сейчас человечество ведёт разработки в области суперкомпьютеров с огромной вычислительной мощностью, способных перерабатывать большое количество информации. Над их созданием и постоянным совершенствованием трудятся учёные со всего мира.

Большинство технологических гигантов вкладывают огромные ресурсы в исследования, направленные не только на совершенствование квантовых вычислителей, но и полнофункциональное сопряжение квантовых и классических вычислительных систем. Исследования ведутся широким фронтом, прорабатываются варианты реализации элементов систем квантовых вычислений и коммуникаций. Одним из них является создание систем на основе полупроводниковых наногетероструктур с квантовыми точками. Именно в этом направлении ведутся исследования в Институте нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ, на кафедре нанотехнологий и микросистемной техники. Подробнее об этом рассказал руководитель научной группы, кандидат технических наук, доцент ИНЭП ЮФУ Максим Солодовник.

«В рамках направления сотрудниками кафедры проводятся комплексные исследования, направленные на разработку технологии получения одиночных и упорядоченных квантовых точек, предназначенных для создания квантовых регистров и источников одиночных и запутанных фотонов, способных испускать по одному фотону в заданный момент времени. Такие управляемые фотоны могут выполнять роль кубитов в квантовом компьютере, таком, например, как Jiuzhang, с помощью которого в декабре 2020 года квантовое превосходство было достигнуто во второй раз в истории и на принципиально иной технологической платформе. Всего за несколько минут ему удалось совершить вычисление, которое классическим компьютером проводилось бы около двух миллиардов лет», - сообщил Максим Солодовник.

Как уточнил эксперт, полученные результаты позволят расширить технологические возможности создания устройств на основе квантовых точек.

Разработками в этом направлении также занимается ведущий научный сотрудник Отдела строения и реакционной способности органических соединений НИИ физической и органической химии ЮФУ, д.х.н. Алёна Старикова. Она реализует исследовательский проект для квантового компьютера. Совместно с учёными Мельбурнского университета и Университета штата Колорадо она предложила путь создания комплексов с «переключаемыми» магнитными свойствами.

Как отметила Старикова, следующие поколения датчиков и устройств в целом области молекулярной электроники и спинтроники требуют создания новых материалов на основе молекул, способных «переключаться» между физически различимыми спиновыми состояниями.

«Одним из перспективных типов «переключаемых» молекул являются комплексы металлов, которые склонны проявлять обратимые перегруппировки, сопровождающиеся изменением магнитных свойств», - рассказала специалист ЮФУ.

Проведенные учёным исследования показали, что такие системы могут быть использованы в качестве двухкубитовых квантовых вентилей в обработке информации или в качестве переключателей в молекулярной электронике или спинтронике.

Совсем недавно истории о киборгах люди узнавали из фильмов и литературы. Сегодня учёные создают технологии, помогающие человеку с помощью мысли управлять устройствами.

Так, научно-исследовательский технологический центр нейротехнологий ЮФУ реализует проект в рамках гранта РНФ «Разработка стимул-независимой модели интерфейса «Мозг-компьютер для реабилитации людей с ограниченными возможностями».

Ведущий научный сотрудник НИТЦ нейротехнологий ЮФУ, кандидат технических наук Дмитрий Шапошников объяснил, что проект имеет существенную прикладную роль. Создание ассистента на основе нейроинтерфейса, который сопряжён с бионическим протезом и средой виртуальной реальности, увеличивает функциональные возможности технологии и поддерживает пациентов, лишенных естественных каналов коммуникации.

Для решения задач используются специальные нейросетевые методы, в том числе алгоритмы для анализа активности мозга человека во время генерации моторных или речевых команд. Обнаружение таких команд позволяет формировать устойчивую связь между мозгом пациента и внешним управляемым устройством – протезом или виртуальной средой.

«Главной задачей в области разработки нейроинтерфейсов является повышение устойчивости и надёжности системы человеко-машинного взаимодействия. Новые методы и алгоритмы, разработанные нами в рамках проекта РНФ, позволяют учитывать индивидуальные (уникальные) характеристики работы человеческого мозга, способствуя тем самым повышению эффективности управления в контуре Интерфейса «Мозг-компьютер», как дополнительного (немышечного) канала коммуникации», – добавил Дмитрий Шапошников.

Благодаря вкладу учёных уже в ближайшие десятилетия суперкомпьютер и даже киборг станут такой же реальностью, как сотовый телефон, умные устройства для дома, электромобили и многое другое, что делает нашу сегодняшнюю жизнь более комфортной и интересной.