Информационный портал профессоров РАН

Мы в

Наверх

О новой затяжной войне

августа 16, 2018

Статья Александра Ломанова, Д.и.н., главного научного сотрудника Института Дальнего Востока РАН, профессора РАН, эксперта РСМД.

Подробнее

Покушение на Мадуро в Венесуэле рассматривают как теракт

августа 10, 2018

Сам президент страны заявил, что за попыткой убить его стоит правая оппозиция при поддержке колумбийского лидера Сантоса. Атака была осуществлена при помощи беспилотников, которые были сбиты снайперами.

Подробнее

В России рассказали о субатомном оружии

августа 10, 2018

Российские ученые оценили перспективы создания кварковой бомбы. Экспертов опросило РИА Новости.

Подробнее

«Сбережение народа» предложило идеи для здравоохранения Самарской области

августа 10, 2018

Проекты «Бережливая поликлиника», «Удаленное место врача рентгенолога», а также в сфере IT-медицины стали предложениями, сформулированными на стратегической сессии «Сбережение народа» для развития здравоохранения Самарской области.

Подробнее

Точные сенсоры создают ученые ИНХ СО РАН

августа 1, 2018

В исследовательскую группу входят также специалисты из университета Шеффилд Халлам (Великоритания) и Технологического университет Гебзе (Турция).

Подробнее

Квантовые оттенки математических вычислений

Программа образования в области математических проблем квантовых технологий принесла Александру Печеню звание федерального профессор математики

Один из профессоров РАН, сотрудник Математического института им. Стеклова Александр Печень, в этом году получил звание федерального профессора математики в рамках реализации Концепции развития математического образования в России. Конкурс на эту позицию был объявлен в октябре 2015 года, кандидаты подавали заявку по развитию математического образования в определенной научной области в вузе по своему выбору. Срок финансирования этой программы — 5 лет, до 2020 года. По итогам конкурса из 124 заявок были выбраны 18 победителей, один из них — профессор РАН Александр Печень. Он разработал план развития образования в области математических проблем квантовых технологий для НИТУ «МИСиС».

Обязанности федерального профессора, объясняет победитель, включают проведение исследований, преподавание, организацию семинаров и участие в организации конференций. Основная задача А. Печеня — проведение исследований в области математических вопросов, связанных с квантовыми технологиями, в основном связанных с тематикой управления квантовыми системами.

Молодой ученый окончил физический факультет МГУ им. Ломоносова в 2001 году, а в 2004-м защитил кандидатскую диссертацию в Математическом институте им. Стеклова. В 2005–2010 годах работал в США, в Принстонском университете. За выполненные в то время работы ему была присуждена американская премия Блаватника. Он также был приглашенным исследователем в университете Рима Tor Vergata и Национальном университете Мексики, а еще два года работал в Институте Вейцмана в области теории управления квантовыми системами в рамках 7-й Рамочной Программы Европейской Комиссии (Marie Curie Incoming International Fellowship, проект ACOLA).

Квантовые технологии — сфера научных интересов Александра Печеня. Его интересуют математические вопросы, связанные с управлением атомными и молекулярными системами с помощью модулированных лазерных импульсов и других внешних воздействий. Результаты его работы имеют широкое приложение в самых передовых исследованиях в атомной и молекулярной физике, химии, квантовой информации, ядерной физике и других областях. Во время работы в Принстонском университете совместно с профессором Рабицем и другими коллегами разработал математический метод, который позволяет заниматься задачами управления квантовыми системами, взаимодействующими с окружением, а также метод создания произвольных состояний квантовых систем с использованием специальной комбинации когерентного и некогерентного управлений. Последний метод позволяет обеспечить наиболее сильную степень управляемости для открытых квантовых систем. Работая в Институте Вейцмана, он совместно с профессором Тэннором обнаружил ловушечные свойства в задачах управления некоторым классом квантовых систем.

— Квантовые технологии — это такие технологии, в основе которых лежат квантовые эффекты, свойственные отдельным атомам и молекулам, — объясняет Александр Печень. —Поведение отдельных атомов или молекул существенно отличается от поведения макроскопических объектов. Например, электрон может находиться одновременно в нескольких (и даже сразу во всех) точках пространства.  Один и тот же квантовый объект может  вести себя иногда как волна, а иногда как частица. Квантовая частица может преодолеть потенциальный барьер, высота которого больше, чем ее энергия — это так называемый туннельный эффект, применяемый в микроэлектронике (в туннельных диодах).

Непривычными для нас свойствами квантового мира являются принцип неопределенности Гейзенберга, который утверждает, что невозможно одновременно точно измерить координату и импульс квантовый частицы, явление квантовой запутанности и многие другие подобные явления.

Сейчас  растет интерес к использованию таких необычных квантовых свойств атомов и молекул для создания новых технологий. Одно из практических применений квантовых эффектов — разработка квантовой криптографии. Благодаря им можно построить такие каналы передачи информации, которые противник не сможет незаметно прослушать. Квантовый параллелизм позволяет существенно ускорить вычисления в некоторых задачах с использованием алгоритма Шора и алгоритма Гровера. Квантовые симуляторы должны позволить эффективно моделировать новые материалы. Есть и прототипы квантовых вычислительных устройств — размером примерно 1000 квантовых бит. Они разработаны компанией D-Wave. Квантовую природу имеет также явление сверхпроводимости, позволяющее без потерь передавать электрическую энергию. Лазерная химия, то есть управление химическими реакциями с помощью модулируемого лазерного излучения, также относится к области квантовых технологий.

В квантовых технологиях нередко возникает необходимость манипулирования квантовыми частицами с помощью внешнего воздействия, например лазерного импульса. Профессор РАН Александр Печень этим и занимается — задачи управления открытыми квантовыми системами, в том числе связанные с определением степени эффективности различных методов поиска наилучших управлений, составляют сферу его научных интересов.