Профессора РАН

0 комментариев 4801

Квантовые оттенки математических вычислений

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, объяснил победитель, включают проведение исследований, преподавание, организацию семинаров и участие в организации конференций. Основная задача 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, 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).

Сфера научных интересов Александра Печеня —  квантовые технологии. Его интересуют математические вопросы, связанные с управлением атомными и молекулярными системами с помощью модулированных лазерных импульсов и других внешних воздействий. Результаты его работы можно применять в самых передовых исследованиях в атомной и молекулярной физике, химии, квантовой информации, ядерной физике и других областях.

Во время работы в Принстонском университете он, 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, — объяснил 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. Разные частицы могут 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).

В числе непривычных для нас свойств квантового мира являются — неопределенности Гейзенберга, который утверждает, что невозможно одновременно точно измерить координату и импульс квантовый частицы, явление квантовой запутанности и многие другие подобные явления».

Сейчас все заметнее растет интерес к использованию 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 нельзя будет 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 — задачами управления открытыми квантовыми системами, в том числе связанными с определением степени эффективности различных методов поиска наилучших управления.

александр печень квантовые технологии принцип неопределенности гейзенберга профессора ран

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.