Квантовые компьютеры, киборги, энергия хаоса и другие фантастические технологии нашего ближайшего будущего
В 1911 году знаменитый изобретатель и писатель Хьюго Гернсбек предсказал появление телевизоров, магнитофонов, трансконтинентальных перелетов и использование солнечной энергии к 2660 году. Наука обогнала его прогноз и продолжает удивлять новыми изобретениями. О том, как фантастика становится реальностью, мы узнали на Форуме будущих технологий.
Конструктор из «кирпичиков материи»
Суперкомпьютеры, работающие по принципам квантовой механики, способны вычислять в тысячи раз быстрее обычных. В России есть экспериментальные квантовые компьютеры на всех существующих платформах: на сверхпроводниках, ионах, атомах и фотонах. Полноценного промышленного образца такого устройства нигде в мире пока нет, но ему уже ищут сферы применения. Одна из них — атомная энергетика.
«Росатом» разработал программу применения квантовых компьютеров. Это, конечно, не значит, что мы уже завтра начнем ими пользоваться. Но параллельно с техническим развитием мы начинаем работать над квантовыми алгоритмами, которые в будущем помогут решать практические задачи атомной отрасли.
Екатерина Солнцева
Директор по квантовым технологиям Госкорпорации «Росатом»
Квантовые компьютеры позволят быстрее создавать новые материалы, производить расчеты химических реакций и физических процессов. Например, точное молекулярное моделирование откроет путь к совершенно новым химическим веществам и соединениям.
Посчитать все параметры и охарактеризовать состояние даже отдельных молекул — сложнейшая вычислительная задача. Сегодня мы ее решаем, но примерно. Из-за упрощения теряются какие-то существенные свойства.
Алексей Федоров
Директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ «МИСИС», вице-президент «Газпромбанка»
— Квантовые компьютеры дают возможность точно, на уровне фундаментальных кирпичиков материи понять, как устроены молекулы и химические реакции. Наша цель сейчас — создать алгоритмы и аппаратно-программное обеспечение, чтобы моделировать молекулы и химические реакции, а на следующем этапе — новые материалы, — дополнил эксперт.
Фронтир для биотехнологий
Ученые научились печатать на биопринтере хрящевую ткань, уши, носы и даже кожу и постепенно осваивают печать кровеносных сосудов.
Следующий этап — печать сложных функциональных органов. Сердце, почки, печень, щитовидная железа. Это сегодня фронтир, туда двигается весь мир. И я думаю, что мы решим эту задачу в ближайшие пять лет.
Федор Сенатов
Директор Института биомедицинской инженерии Университета науки и технологий НИТУ «МИСИС»
Искусственное тело человечество создавать пока не научилось, а биопротезы с дополнительными функциями могут появиться относительно скоро. Так, на форуме отметили, что задача изобретателей — закладывать в конструкцию протеза дополнительные возможности, чт обы его обладатель получил навык, к примеру, высококлассной игры на музыкальных инструментах.
Освоив эту область, мы будем уходить дальше — в сенсорные органы. Ведь нужно протезировать не только руки или ноги, но и, например, зрение или слух. Все это тоже можно усовершенствовать, сделать лучше, снабдить новыми умениями, которые пригодятся и в повседневной жизни.
Всеволод Белоусов
Генеральный директор Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России
Новые свойства для новых задач
Ученые делают сказку реальностью: из метаматериала, отклоняющего электромагнитные волны, вполне можно сшить плащ-невидимку.
Метаматериалы — это композиты, которые обладают уникальными свойствами. В энергетике на их основе планируют изготавливать высокоэнтропийные оксиды для замены электродов в литийионных аккумуляторах, и эффект улучшения свойств батарей будет не за счет упорядоченности структуры материала, а, напротив, — из-за разупорядоченности.
Иногда именно беспорядок увеличивает сверхпроводимость, и вопрос не в том, как сделать «чистую» структуру, а в том, как сделать «грязную», но с заданными параметрами. Опыт и данные исследований показывают, что в недалеком будущем катоды в литийонных батареях будут заменены на высокоэнтропийные материалы.
Алексей Вагов
Директор Центра квантовых метаматериалов Московского института электроники и математики имени Тихонова
Электродами область применения метаматериалов не ограничивается. Из них будут изготавливать приборы для связи, навигации, медицины и другую электронику. Например, поиск полезных ископаемых сегодня упрощают квантовые детекторы магнитного поля, которые созданы с использованием таких материалов
