Каковы последние достижения физиков-оптиков в области обработки и передачи данных? Какие прорывы сделаны в использовании терагерцового излучения? Что может предложить современная оптика для медицины и биологии? Все эти вопросы в течение недели будут обсуждаться участниками XII конференции «Фундаментальные проблемы оптики», которая проходит на площадке Университета ИТМО.
«Наша, уже двенадцатая по счету, конференция хоть по-прежнему и носит исходное название "Фундаментальные проблемы оптики", но сейчас она имеет заметный крен в сторону практических исследований, — рассказывает Сергей Козлов, заместитель председателя программного комитета конференции, декан факультета фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО. — Нас все больше интересует, как фундаментальные проблемы, решаемые за последние 20 лет, реализуются сейчас на практике. Простой пример — шесть лет назад на пленарном заседании рассказали о разработке квантовых коммуникаций. А сегодня у нас пленарный доклад будет называться "Достижения и перспективы развития квантовых коммуникаций". Достижений уже много, это практическая разработка колоссальной государственной значимости».
Путь длиной в 20 лет
Квантовые коммуникации стали одной из тем пленарной сессии в понедельник — им был посвящен доклад заместителя директора Национального центра квантового интернета Университета ИТМО Владимира Егорова. Ученый рассказал о том, каков уровень развития квантовых технологий передачи информации и что еще предстоит сделать инженерам и исследователям в ближайшее время.
«Это крайне актуальная область во всем мире, ей занимаются во всех развитых странах, — отметил Владимир Егоров в беседе с ITMO.NEWS. — В России, в том числе благодаря трудам специалистов нашего университета, качество этих работ достаточно высокое, мы работаем на мировом уровне. В нашем университете профессор Юрий Тарасович Мазуренко уже больше 20 лет назад придумал свою собственную схему и метод квантовой коммуникации на боковых частотах модулированного излучения, мы продолжаем развивать эту работу».
По словам Егорова, многие разработки в этой области вышли из недавних студенческих проектов, в которых некоторое время назад участвовал и он сам во время обучения в бакалавриате Университета ИТМО.
«Сейчас эта работа превратилась в солидное направление в университете. У нас целый ряд компаний-партнеров — от небольших предприятий до нашего стратегического индустриального партнера — компании "РЖД", с которой мы планируем в следующем году построить квантовую сеть Петербург-Москва, она станет первой в России», ― отмечает он.
Материальная база и защита информации
Но информацию мало зашифровать и передать по квантовым каналам коммуникации. Также ее необходимо защитить от злоумышленников, которые могут похитить данные прямо во время прохождения светового сигнала по оптоволоконному кабелю. Вопросам безопасности уделяли внимание сразу несколько докладчиков, в том числе Сергей Мосенцов, инженер по применению АО «ЛЛС». Он рассказал о готовых и перспективных решениях для систем квантовой криптографии.
«Сфера развивается, появляются как все новые и новые протоколы обмена квантовых ключом, так и новые способы их сломать, это гонка вооружений, — рассказал Сергей Мосенцов. — В теории эти протоколы абсолютно взломостойкие, но наша техника не достигла настолько высоких рубежей, как нам хотелось бы, поэтому в реальности это не так. Например, нет источников абсолютно одиночных фотонов. Над этим сейчас бьются ученые, однако коммерчески доступной технологии пока не существует. Это приводит к тому, что можно произвести атаку по разделению числа фотонов, украв часть фотонов себе и проведя измерения, а часть фотонов отправить дальше».
Помимо задач по обеспечению безопасности, встает также вопрос материальной базы для квантовой передачи данных. Создание новых сетей в мегаполисах, вроде Петербурга, а также прокладка новых линий связи между городами обойдется слишком дорого. Поэтому необходимо найти способ приспособить уже существующую инфраструктуру к работе в условиях квантового шифрования.
«Замечательный доклад представит профессор Эльдар Габитов из Университета Аризоны. Он расскажет о проблемах и задачах внедрения квантовые коммуникации в обычные, живые коммуникации, которые проложены в городе или между городами, — рассказал Сергей Козлов. — Важно научиться работать в одном канале и с обычными, и квантовыми коммуникациями. Это сложная задача нелинейной оптики».
Оптические материалы и инженерные кадры
Второй доклад пленарного заседания был посвящен вопросам лазерной спектроскопии. Его представил старший научный сотрудник лаборатории оптики спина СПбГУ Валерий Запасский.
«Речь идет о концептуально новом направлении МР-спектроскопии, который лежит на стыке радиоспектроскопии и оптики, — рассказал Валерий Запасский. — Это концептуально новый метод исследования магнитного резонанса, в основе которого лежит лазерная спектроскопия. Это открытие было сделано у нас. Мы с Евгением Борисовичем Александровым в 1981 году сделали первый эксперимент, который показал принципиальную возможность развития такого метода и применения его для разных сфер. Через 20 с лишнем лет на западе в Лос-Аламосской национальной лаборатории воспроизвели этот эксперимент, а потом показали его применимость для твердотельных систем. И сейчас это уже широко продвинутый способ исследования спиновой динамики, то есть динамики намагниченности разных парамагнетиков».
Также на конференции будут представлены новые работы сотрудников Университета ИТМО в области передачи информации с помощью терагерцового излучения. Они могут лечь в основу технологии 6G. Также большое внимание в программе конференции уделяется новым материалам для фотоники.
Партнеры конференции представили новейшие промышленные разработки для разных применений. Представитель компании «АЗИМУТ ФОТОНИКС» Сергей Расколенко рассказал о новых образцах детекторов, работающих в различных спектральных диапазонах ― от ультрафиолетового до инфракрасного.
«Сейчас в основном работа производителей детекторов нацелена на то, чтобы улучшать показатели сигнал-шум и за счет этого достигать новых возможностей. Это происходит благодаря материалу, который используется, либо за счет использования малошумящих предусилителей и современных оптоэлектронных компонентов», — говорит он.
Наконец, конференция также является площадкой не только для представления передовых исследований, но и для обмена опытом между маститыми учеными, с одной стороны, и студентами, аспирантами, молодыми специалистами с производств — с другой.
«Наша компания поддерживает молодых начинающих специалистов в их становлении в науке, — рассказал ITMO.NEWS представитель партнера конференции, директор по продвижению развития компании ООО "Интегра" Владимир Суховеев. — Мы занимаемся тематикой создания российской элементной базы. И основополагающим моментом здесь является разум и стремление молодых людей исследовать и создавать свое. Вы можете забить любой технопарк самым навороченным оборудованием, однако без людей, которые будут длительный период времени работать с оборудованием, наращивать свой потенциал, навыки и знания, мы ничего не сможем получить».
Конференция «Фундаментальные проблемы оптики» проходит в Университете ИТМО с 19 по 23 октября (программа конференции). Ее соорганизаторами стали Университет ИТМО, Оптическое общество им. Д.С.Рождественского, МГУ им. Ломоносова, СПбГУ, Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова, Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе и ОАО «ЛОМО».
