Выбирая карьеру физика, готовьтесь много путешествовать — Александр Кириенко о будущем квантовых вычислений, жизни ученого и высшем образовании

Александр Кириенко приехал в Университет ИТМО по программе ITMO Fellowship. Карьера в науке провела его через несколько областей физики и разные страны, среди которых Исландия, Сингапур и Бразилия. ITMO.NEWS расспросил Александра об особенностях такой «мобильной» жизни и других важных аспектах работы современного ученого.

Александр Кириенко

Расскажите о своих научных интересах и сфере специализации.

Моя область работы междисциплинарна. Я начинал как физик-теоретик в области физики конденсированных сред. В частности, работал над теоретической разработкой нового типа лазеров – поляритонных. Однако, поскольку квантовые оптические системы обладают и другими специфическими свойствами, такими как, например, способность хранить квантовую информацию в течение долгого времени и обрабатывать ее очень быстро, я стал больше интересоваться квантовыми вычислениями и перешел к теоретической физике в этой области. В последние годы я работал над созданием квантового компьютера с доступными на данный момент ресурсами.

Что вы думаете о перспективах квантовых компьютеров в ближайшие годы?

На сегодняшний день квантовые компьютеры еще не обладают той мощью, которую от них ожидают. Нам еще предстоит научить их исправлять собственные ошибки. Однако с помощью квантовых компьютеров мы уже можем смоделировать квантовые системы. Ученым удалось сохранить квантовое состояние многочисленных атомов или фотонов. Всего с сотней подобных частиц, называемых кубитами, можно выполнить действительно сложные вычисления. Я считаю, что через пять лет физики продемонстрируют способность квантовых компьютеров выполнять вычисления, невозможные на сегодняшних устройствах. Полноценная индустрия и получение прибыли это другой вопрос. Думаю, до этой стадии нужно ждать около 20 лет, так как процесс разработки действительно медленный.

Есть ли предприятия, которые уже работают с квантовыми вычислениями? Как ученый, вы с ними контактировали?

Коммерциализация проектов обычно проходит на ранних стадиях, и в последнее время появилось множество стартапов, связанных с квантовыми компьютерами. Идея заключается в том, что через пять лет устройства будут использоваться для решения конкретных задач квантовой химии, а через двадцать вопросов оптимизации. Нам потребуется много времени, чтобы научиться ими пользоваться, поэтому стартапы предлагают уже сейчас писать код для квантовых компьютеров и тестировать его на простых задачах. Моя работа как ученого-теоретика заключается в том, чтобы предлагать новые физические решения для работы компьютеров.

Разрыв между академическим миром и отраслью становится все меньше, и со временем он перестанет существовать; уже сейчас конференции по квантовым вычислениям состоят на 75 % из отраслевых и стартап-докладов и на 25 % — из академических докладов. Стартапы постепенно перейдут от НИОКР к таким более актуальным вопросам, как составление кода, компьютерная архитектура, протоколы и тому подобное. Некоторые ученые уже сейчас постепенно переходят от чисто научной работы к стартапам, не меняя темы своих исследований.

На что похожа работа физика-теоретика? Как она пересекается с экспериментальной физикой?

В своей работе я объединяю теоретическую и экспериментальную физику. Несмотря на преобладание вычислений, я всегда держу в голове практические приложения. Вышеупомянутые лазеры и квантовые компьютеры являются прекрасным примером этого. Естественно, мой обычный рабочий день состоит в основном из расчетов. Некоторые из них можно сделать только ручкой и бумагой, но очень часто возникает необходимость использовать высокоуровневое программирование или даже многоядерные кластерные компьютеры, если мне приходится моделировать квантовые системы.

Но моя любимая часть процесса — это мышление. Как бы очевидно это ни звучало, физики-теоретики должны много думать. Это сложно описать, но проблемы находятся в вашей голове весь день, и решения могут прийти к вам в любое время. Как только вы почувствуете их, вы берете ноутбук, записываете решение и проверяете его позже с помощью симуляций.

После того как идея сформулирована, начинается долгий и кропотливый процесс работы над задачей. Будет ли он работать с существующим экспериментом? Есть ли необходимость в новой установке? Можно ли что-нибудь сделать лучше?

В некоторых конкретных случаях остается возможность для «моментов Эврики», но для их достижения нужно очень долго размышлять над проблемой. Это может занять несколько дней или даже дольше. Отдельные проекты тянутся годами просто потому, что для них нет идей. Затем в какой-то момент вы посещаете конференцию или читаете документ, который, возможно, совершенно не связан с поставленной задачей, но именно он в итоге приводит вас к верному решению.

Какая часть работы приносит вам больше всего радости?

Теоретическая физика у каждого ученого своя. Нередко получаешь удовольствие просто от того, что предложенный метод работает. Но для моей мотивации этого недостаточно — я хочу найти практическое применение задачи. К примеру, эксперимент, который следует моей модели, или признание со стороны академического сообщества. Тот факт, что мой алгоритм будет усовершенствован другими, а полученные знания будут сохранены и распространены, я считаю самым приятным аспектом своей работы.

Важнейшая часть карьеры каждого ученого это издательская деятельность. Ваши статьи регулярно появляются в известных журналах, таких как Physical Review Letters, и в сентябре этого года у вас была статья в Nature Communications. Не могли бы вы поделиться своим опытом публикаций, а также рецензирования работ других ученых?

Взгляд на публикации со временем меняется. Для студента, получающего степень магистра или молодого аспиранта, каждая статья требует больших усилий, не только технических и профессиональных, но и личных, потому что современный издательский процесс очень сложен. Ваша статья может иногда получать отрицательные отзывы, и, что еще хуже, они часто не объясняют свои рассуждения ясно. Я бы посоветовал всем не принимать это слишком близко к сердцу, потому что каждая статья в конечном итоге будет опубликована. Не стоит бояться известных журналов с высокими импакт-факторами — всегда идите на это, так как вы не будете знать качество своей работы, пока не попробуете.

Что касается технических аспектов написания хорошей статьи – например, выбор удачного стиля, который будет хорошо принят научным сообществом, и написание ответа редактору таким образом, чтобы ваша статья была в итоге опубликована, то они приходят только с практикой. Поэтому ученый должен много писать.

Когда я выполняю свой долг рецензента, я всегда следую принципу взаимности: если я хочу получать вдумчивые рецензии на свои статьи, я должен писать их с тем же качеством. Никогда не бывает достаточно просто заявить, что вам не нравится работа. Вместо этого вы должны объяснить, почему статья не подходит для этого конкретного журнала. Я всегда стараюсь указать, как авторы могли бы переписать свою статью, чтобы лучше показать ее научные достоинства.

Одна из самых распространенных ошибок — это некомпетентное описание результатов. В этом случае авторы должны предоставить некоторые дополнительные данные. Однако бывают случаи, когда ученые скрывают результаты, используя нереалистичные параметры. В этой ситуации хороший рецензент должен выполнить расчеты самостоятельно, а затем сказать авторам, что ни одно устройство в мире не сможет работать в таких условиях. Подобная статья была бы отклонена любым журналом.

Расскажите о своей карьере. Как вы выбрали место, чтобы получить докторскую степень?

Я окончил бакалавриат и магистратуру в Киевском национальном университете имени Тараса Шевченко. После этого моя карьера развивалась в определенной степени благодаря случаю. Поиск аспирантуры — это отправка заявок на определенные должности, и после Киева я поставил себе целью место, которое позволило бы продолжить обучение и освоить новые научные направления. Я претендовал на должности в США, Франции, Германии и в определенный момент увидел возможности в Исландии. В случае США процесс подачи заявки в значительной степени зависит от выбранного университета. Это утомительная процедура, которая занимает до года и часто не позволяет напрямую общаться с вашими советниками, только с различными комитетами. С другой стороны, в Европе вы можете получить ответ относительно быстро и начать работать через пару месяцев. Когда мне поступило предложение из Исландии, я им заинтересовался, почитал о стране и решил туда переехать.

После Исландии вы работали в Дании, а затем в Швеции. Что заставило вас выбрать Скандинавские страны? Много ли у них общего?

В отличие от Исландии, Данию я выбрал в результате тщательных поисков. У меня были и другие варианты – Австрия, к примеру. Но во время пребывания в Исландии я полюбил жить в Скандинавии. Самая высокая точка Дании представляет собой холм высотой 170 метров, в то время как Исландия — это страна льда и вулканов, где чувствуешь себя как на Марсе. Несмотря на огромные различия в погоде и ландшафте, они очень похожи по образу жизни. Это общество, которое ценит независимость, комфорт и удобство, но в то же время очень уединенно. Чем дальше вы продвигаетесь на юг Европы, тем больше людей общаются друг с другом. Манеры в Скандинавии будут значительно отличаться от тех, которыми люди руководствуются в Испании и России. Например, в Дании и Исландии почти всегда считается грубым разговаривать с незнакомыми людьми на улице.

Я также работал в Сингапуре в течение двух лет в рамках аспирантуры. Это полностью отличается от всего, что я когда-либо видел. Во-первых, возможность проводить много времени на свежем воздухе: в мегаполисе много национальных парков. Во-вторых, у Сингапура большие связи с другими странами Юго-Восточной Азии. Если вам когда-нибудь выпадет шанс посетить Сингапур, вы должны им воспользоваться, потому что оттуда вы можете летать во Вьетнам, Камбоджу, Малайзию и Индонезию с небольшими затратами – впечатлений же будет очень много. Во всех этих странах недорогое жилье, вкусная кухня, и для посещения они вполне безопасны. Люди там очень дружелюбные.

Как вы узнали о программе ITMO Fellowship и что привело вас в Россию?

О программе я узнал давно, и у меня накопился большой опыт сотрудничества с учеными из Университета ИТМО. Этот вуз олицетворяет, на мой взгляд, то, как в России могут происходить реальные инновации и как наука может трансформироваться во что-то полезное. Я решил, что для более продуктивного сотрудничества мне проще устроиться здесь на работу, поэтому я подал заявку на программу.

Я еще не видел большую часть России – только Петербург – и не вижу большой разницы этого города, скажем, со Стокгольмом. Тем не менее, жизнь в России кажется мне новым опытом, и я хотел бы больше путешествовать по стране, чтобы лучше ее узнать.

Расскажите подробнее о различных образовательных системах, которые вы видели в своих путешествиях. Отличается ли она в Скандинавии, Сингапуре и России?

В Скандинавии подход к образованию таков, что ученик может задать любой вопрос преподавателю — между ними нет разрыва, они равны. Кроме того, в северных странах среди некоторых молодых людей сформировалась тенденция пропускать пары, потому что они не чувствуют необходимости туда идти: если вы выбираете профессию, которая не требует диплома, не нужно тратить время на его получение. И эти профессии пользуются большим уважением в обществе. Те же, кто все-таки решают поступить в вуз, идут туда подготовленными и со школьным образованием высокого уровня.

В Сингапуре, как в Великобритании и США, образование платно, так что иногда целые семьи платят за обучение своих детей или берут кредиты. У меня еще не было возможности изучить систему образования в России, но здесь, в Университете ИТМО, я увидел сдвиг в сторону большей степени взаимодействия между студентами и преподавателями, среди которых много молодых специалистов.

Еще одной важной особенностью Университета ИТМО является введение совершенно новых курсов: хотя классическая теоретическая физика, безусловно, должна преподаваться в первые годы, студенты могут изучать более конкретные дисциплины. Решение включить цифровую культуру в качестве образовательного модуля я всецело поддерживаю.

Какие у вас планы? Куда вы планируешь пойти дальше?

Современная наука очень динамична, поэтому я не стал бы строить конкретные планы. Я определенно знаю, что хочу работать над квантовыми вычислениями, будь то наука или бизнес — в обеих областях много возможностей. Что действительно важно, так это интересная тема и правильное финансирование, страна проживания не имеет особого значения. Не каждый может пойти по этому пути: кто-то выбирает конкретную страну или город, а потом не могут найти там работу. Если вы решите стать физиком-теоретиком, будьте готовы много путешествовать и выбирать место со сложными и полноценными исследованиями. Среди моих сотрудников работают люди из самых разных стран, и определение «национальность» просто исчезает. В этой области действительно можно быть «гражданином мира» и не быть привязанным ни к чему, кроме физики.

Что бы вы посоветовали молодым ученым? Есть ли какие-то важные тенденции, которые вы можете отметить?

Одна из современных глобальных тенденций заключается в том, что молодым людям больше не нужно долго ждать, чтобы внести значительный вклад в науку, бизнес или технологию. Со временем возраст человека будет значить все меньше и меньше. Я бы посоветовал всем молодым специалистам и студентам, которые думают о карьере, как можно скорее пойти на долгожданный шаг. Если вы всегда мечтали стать ученым в определенной области или поступить в определенный университет или даже начать бизнес, постарайтесь сделать это как можно раньше. Если сильно постараться, в какой-то момент карьера обязательно пойдет в гору. Никогда не падайте духом — работайте постепенно и усердно для достижения своей цели.

Перевод: Дмитрий Лисовский