Эксперт Эксперт - Эксперт № 36 (2014)
Многоканальные военные детекторы
Руководство центра предпринимает большие усилия и для того, чтобы успешно решить другую важнейшую стратегическую задачу — ускорение процесса доводки перспективных научных идей до стадии коммерческих продуктов.
Так, весной этого года Руслан Юнусов и его коллеги подготовили специальную программу-презентацию, в которой обозначили примерные временные горизонты для наиболее интересных проектов РКЦ с точки зрения их возможной коммерциализации (причем именно в ближайшее время, а не в пресловутой «отдаленной перспективе»). Иными словами, речь идет о тех направлениях, по которым уже через два-три года вполне можно будет запускать реальные коммерческие стартапы.
В общей сложности в данной презентации были выделены 12 таких перспективных проектов, причем не менее трети из них представляют собой технологии двойного назначения (с очевидной ориентацией на заказчиков из военных ведомств).
Один из таких проектов, который уже запущен, — разработка сверхчувствительных фотодетекторов. Как отметил Руслан Юнусов, «по сути, мы пытаемся сделать следующее поколение военных детекторов, которые смогут хорошо работать многоканально (эти технологии в принципе известны, но именно при многоканальности все еще сохраняется ряд технических проблем). В течение ближайших полутора лет мы рассчитываем создать инженерный образец такого детектора, который можно будет затем запускать в серийное производство.
Этим проектом занимается группа специалистов из ФИАНа, которые работают вместе с Алексеем Акимовым. Они не входят непосредственно в его научную группу, но давно сотрудничают с нами.
Весь техпроцесс у нас уже промоделирован и отработан, в настоящее время идут переговоры по размещению первого заказа. Есть, впрочем, и другие, “гражданские” возможности практического применения этих фотодетекторов, одна из самых очевидных — медицинская томография».
Второй проект, который в РКЦ тоже на подходе, — разработки группы Владимира Белотелова по сверхчувствительным магнитным сенсорам.
Как объясняет Руслан Юнусов, «в данном случае мы изначально ориентируемся на один конкретный рынок, который уже существует. Этот рынок — магнитная кардиотомография, пока довольно маленький, поскольку “девайсы” на нем очень дорогие. В чем суть этой технологии? Вместо обычной кардиограммы снимается магнитограмма работы сердца, для которой нужны очень чувствительные датчики, разработкой которых, в свою очередь, занимается группа Алексея Устинова. В идеале себестоимость этих датчиков будет заметно ниже, чем у традиционных аналогов. И вполне возможно, что благодаря этим датчикам нам удастся серьезно расшевелить рынок, потому что сама потребность в них существует, но текущая стоимость приборов, порядка миллиона евро, сильно ограничивает спрос».
Два описанных выше проекта, по оценкам Юнусова, можно достаточно уверенно отнести к категории «близкие к практической реализации», поскольку есть почти готовые технологии и понимание того, где они могут быть востребованы.
Кроме того, у группы Белотелова есть еще один перспективный проект по спинтронике — так называемые спиновые диоды. Это абсолютно новое направление с вполне осязаемыми коммерческими перспективами, однако до конечной, практической стадии здесь чуть дальше, чем у предыдущих двух проектов. В принципе прототипы таких спиновых диодов специалистами РКЦ уже получены. По характеристикам они не уступают стандартным полупроводниковым диодам, но далее необходимо доводить технологию до стадии «готовых девайсов».
У большинства остальных проектов, представленных в топ-списке РКЦ, предположительное время доводки до конечной стадии несколько большее. Однако при удачном стечении обстоятельств и они могут быть успешно коммерциализированы через три-пять лет.
Основная загвоздка для этой группы проектов, по словам Руслана Юнусова, не технологическая незрелость, а недостаточная проработка возможных рынков сбыта, — в целом ряде случаев они пока выглядят слишком маленькими для того, чтобы начинать активно заниматься доводкой технологий.
Орел и решка со светом
Особо следует упомянуть об очень интересном проекте группы Александра Львовского , который недавно успешно сконструировал так называемый балансный детектор.
Вот как описывает его сам создатель: «На самом деле это довольно простое устройство: свет попадает на светоделитель, где разделяется пополам и затем детектируется двумя фотодиодами. В итоге фототок этих диодов вычитается друг из друга. Казалось бы, конечный результат этой простой математической операции должен быть нулевым (по крайней мере в классической физической теории), однако в квантовом мире ноль — это далеко не обязательный результат, потому что свет состоит из фотонов, а каждый фотон с вероятностью 50 на 50 проходит через светоделитель или отражается от него. То есть происходит такая квантовая игра в орла и решку, в которой, понятное дело, точного совпадения суммы обеих возможных результатов достичь практически невозможно. Будет всегда получаться какая-то ненулевая, случайная разница. И отсюда возникла простая идея: сделать на основе такого балансного детектора универсальный генератор случайных чисел. Кстати, это очень полезное устройство, которое есть в каждом современном мобильном телефоне, смартфоне и других электронных гаджетах.
Дело в том, что те генераторы, которые стоят в мобильниках, — это на самом деле псевдослучайные генераторы, поскольку они используют те или иные математические операции. В случае же с квантовым детектором генерируются фундаментально случайные числа, так как итоговый результат всякий раз абсолютно непредсказуем.
Балансный детектор можно использовать и для детектирования очень слабых полей. У его светоделителя два входных и два выходных канала, и если во второй входной канал направить некий крайне слабый сигнал, на уровне одного фотона, этот сигнал в итоге очень заметно изменит вычисляемую разницу значений двух фототоков. Простой пример использования в данном случае — классические (неквантовые) коммуникационные линии. Сегодня для них, как правило, используются волоконно-оптические кабели, но волокно проложить можно далеко не везде: например, трудно это сделать в высокогорье или, скажем, в зоне ведения боевых действий. Поэтому иногда приходится использовать коммуникации по открытому пространству: с одной стороны включается лазер, а с другой — приемник света. Понятно, что добиться четкой фиксации лазерного сигнала приемником далеко не просто, особенно если речь идет о приличных расстояниях между точкой его отправки и приема. И здесь (опять-таки в теории) может очень помочь наш балансный детектор, который будет четко фиксировать даже самые слабые сигналы от лазера».
Однако, как отмечает уже Руслан Юнусов, у этого замечательного прибора Львовского есть пока несколько недостатков, тормозящих его ускоренную доводку до стадии коммерческого прототипа. Самый, пожалуй, серьезный из них — его нынешний размер: «Условно говоря, вместо нынешних размеров этого детектора пять на пять сантиметров нужно сделать вариант пять на пять миллиметров, чтобы полностью разместить его на чипе, и тогда уже можно будет его куда-то интегрировать. Плюс еще он должен стоить один доллар! И вот тогда объем рынка для таких детекторов будет миллиардным, поскольку можно будет оснастить ими миллиард мобильных девайсов».
Наконец, еще один проект «комплексного характера» — в области квантовой криптографии: специалисты РКЦ всерьез рассматривают возможность создания криптографических устройств полностью российского производства и с российской IP (то есть с отечественными софтом и «железом»). Такой продукт, в случае его успешного создания, однозначно будет обладать двойным применением и, без сомнений, заинтересует российские военные ведомства.
Скоро на квантовых технологиях можно будет хорошо заработать
Фото: Олег Слепян
Перечислять все перспективные проекты РКЦ, имеющие реальный коммерческий потенциал, мы, разумеется, не станем, однако назовем «в телеграфном режиме» несколько наиболее любопытных идей и разработок, находящихся на разных стадиях практической реализации. В их числе: разработка нового поколения твердотельных счетчиков фотонов (SSPD; Superconducting Single Photon Detector), целый блок различных проектов по созданию источников одиночных фотонов (этим направлением, в частности, независимо друг от друга занимаются группы Александра Львовского и Алексея Акимова); весьма интересным может оказаться проект по созданию сверхмощного инфракрасного лазера, реализуемый группой Алексея Желтикова .
