Направи дарение на училище!

Калоян Златанов: Казвам се Калоян Златанов и съм част от групата на проф. Николай Витанов. Да уточня – не математикът на НОЩ, а този от 2-та процента най-добри учени в света според класацията на Станфордския университет. Ние сме група по квантова информатика основно и се занимаваме с кохерентен контрол. Това е тази част от съвременната квантова наука, която изучава взаимодействието между кохерентни източници на светлина (най-вече лазери) и тяхното взаимодействие с материята и различни системи, най-вече атомни и молекулни. Основно се занимаваме с различни техники на контрол над квантовите системи и се опитваме да ги накараме да се държат по конкретен начин, за да могат да бъдат демонстрирани редица ефекти, които се срещат в различни полета на съвременната квантова физика.
За да запозная аудиторията по-широко искам първо да уточня, че в ЕС в момента тече Quantum Flagship, който е финансиране за конкретната рамкова програма за 1 млрд. €. Те ще бъдат разпределени между всякакви групи на принципа на проектното финансиране – кандидатствате с проект и ако получите одобрение получавате и финансиране. В този ред на мисли е важно и в България да има такава група, защото без да има група трудно ще спечелите проект.

Петър Теодосиев (БгНаука): Да, поне според моите наблюдения, не се говори толкова много за сериозно кандидатстване към Хоризонт Европа, Хоризонт 2020, както и предните програми. А ако ние вземем дори само 1% от общото европейско финансиране за наука сред 27-те членки, това ще са 1 млрд. €. Докато засега взимаме по 100 млн за програма от 7 години, което за мен е нищо дори в сравнение с държавите от нашия регион. Сърбия например взима повече пари по същата програма без да е европейски член. Така че е много добре, че се сформира такава научна група. Към Софийския университет е тя, нали така?

К.З.: Да, във Физическия факултет на Софийския университет. Та основните дейности на групата, а и направленията на европейското финансиране, са насочени първо в сферата на квантовите симулации. Те са идеята, че можете да наблюдавате ефектите на една физична система върху друга, която контролирате добре. Давам веднага пример – в т.нар. йонни капани, специално разработени устройства, улавящи вътре йонизирани атоми, които можете да контролирате, да ги карате да взаимодействат. По този начин например можете да създадете същите взаимодействия каквито имат два атома в една молекула и по този начин да изучавате по-големи и по-сложни молекули. Разбира се сложността на проучването зависи от това доколко напред сте стигнали в развитието на йонните капани и колко йони можете да вкарате в различни взаимодействия. Това е нещо много хубаво, защото ни позволява изключително сложно и трудно реализируеми системи от експериментална гледна точка, да ги изучаваме във всяка лаборатория, дори и в България може да има такава лаборатория, където да се правят подобни изследвания.
Друго важно поле е това на квантовите сензори. Изобщо това, което прави квантовата механика е изключително интересно, а именно наличието на некласически състояния на материята като състоянието на суперпозиция, можете да вкарате една квантова система в такова състояние. Повечето може би сте чували за експериментите на Шрьодингер и неговата котка, те всъщност задават състояние на суперпозиция и това, което е една стъпка по-нататък са така наречените сплетени състояния, между отделни системи в състояние на суперпозиция. Основните и най-важни квантови ефекти се дължат на подобни състояния. Тези състояния са много чувствителни при взаимодействия с околната среда. Примерно ако създадем едно сплетено състояние на суперпозиция в една квантова система – различни електрични полета, които са около нас, магнитни полета, сътресения – ще повлияят на състоянието и това е измерим ефект, ние можем да го измерим. По този начин можем да направим сензор, който да улавя точно подобни взаимодействия на външната среда. Например едно от предложенията, за които чух на една конференция един от експериментаторите да разказва, е че може да се създаде сензор, който вие да имплементирате в часовник и той да мери примерно фини магнитни полета, които произтичат от това, че в кръвта ви има някакво количество желязо или други метали и тяхното движение създава много фино магнитно поле. Вие можете да го измерите това и по този начин да съдите за човешкото здраве.

П.Т.: Колко далеч във времето е подобни технологии да бъдат вкарани в нашите смартфони и часовници и ежедневно да ни направляват?

К.З.: Не бих казал, че е много далеч. В момента сме в златните години на Втората квантова революция. Но всичко зависи най-вече от потенциалния брой хора, които се занимават с това и финансирането, отделяно за такава дейност. Добре е, че напоследък и политическата цел на ЕС е да се развиват квантовите технологии, защото финансирането на науката е основно държавно, не може да разчита само на бизнеса.
Що се отнася до часовниците, всъщност най-точните, които имаме в момента – атомните часовници, работят точно на такъв принцип на състояние на суперпозиция. Те разбира се нямат голям принос и влияние върху ежедневния човешки живот, но имат за цялостното развитие на науката.
Заветната цел сега е построяването на механично устройство, което да работи и да извършва изчисления на квантови принципи, това е т.нар. квантов компютър. Квантовите алгоритми вече не са мит, какъвто бяха само допреди десетина години.

Разбери повече за БГ Наука:

***

П.Т.: Да уточним за тези, които не са запознати – каква е разликата между компютър, суперкомпютър и квантов компютър?

К.З.: Има алгоритми, при които квантовия компютър се справя много по-бързо със задачата отколкото класическия. Най-яркия пример, в който това се демонстрира, е например във факторизирането на различни числа. Например при комуникациите, които в момента имаме, базирани на т.нар. Public key distribution. Ако аз искам да ти изпратя съобщение, което не искам никой друг да прочете, единият начин е с Private key distribution, при който ти давам и шифъра, с който да го отвориш и прочетеш. Само че ако ти си на другия край на планетата много трудно ще си разменим ключа, а пък ако аз ти го давам много пъти и някой ни подслушва, той със статистически анализ ще може да разбие ключа. Така че можем да го ползваме само веднъж този ключ и да е безопасен. И това, което хората са измислили за да избегнат този Private key distribution е т.нар. Public key distribution, сиреч ключа е общоизвестен и с конкретен алгоритъм – математическа задача, включваща факторизирането на числа, успяваш да разшифроваш самото съобщение. Проблемът на Public key distribution-а е, че евентуално след някакъв огромен период от време, дори някой, който те подслушва, ще може да разбере съобщението.
А квантовият компютър веднага ще може да го реши, това му е голямото предимство, той може да разбие тази комуникация. Много бързо ще може да факторизира числата и това, което би отнело примерно 3 живота на вселената като оперативно време би се случило за много по-кратък мащаб – ефективно достатъчно бърз, че да можете да прочетете информацията от съобщението и да се възползвате от него. Тъй като най-вероятно не ви интересуват съобщения от преди 100 години.

П.Т.: Тоест това е полезно например за службите?

К.З.: Ами то по принцип паралелно с разбиването на този ключ се зародиха и квантовите комуникации, които ви позволяват да имате абсолютно сигурен канал за връзка. Това означава, че когато някой ви подслушва, вие можете да разберете.Точно защото отново начинът на комуникация се базира на сплетени състояния и те са много чувствителни на външни вмешателства и измервания. Всяко външно вмешателство всъщност представлява вид измерване върху квантовата система.
Тоест квантовите комуникации ви позволяват да разберете дали някой ви подслушва в момента, с класическите не можете да установите това.

П.Т.: Кога крайните потребители биха могли да се възползват пряко от тази технология?

К.З.: В близкото бъдеще, скоро предстои да се изгради въпросната инфраструктура в глобален мащаб, ние още не сме изградили 5G мрежата, тъй че някъде след това. Но вече я има, Испания например е една от водещите страни в квантовата комуникация, те вече имат изградени канали с такава мрежа, с помощта на частен партньор, използвайки готови оптични връзки. Също така е изградена такава комуникационна връзка между Инсбрук (Австрия) и един град в Китай.
Така че като технология това съществува вече на практика, може да се ползва за военни цели в момента, което означава, че до близките 10-20 години ще достигне и до обикновения потребител. Като човек, занимаващ се с това, се надявам да е и по-скоро.

П.Т.: Но както каза, всичко зависи от това колко хора като теб ще работят по това и колко финансиране ще получат.

К.З.: И също така зависи от това дали е самоцел. Когато едно нещо става самоцел, вниманието се насочва към него, то става популярно, предлага перспективи. Защото когато правите някакви планове, които са 10-15 и повече годишни, трябва да убедите и подсигурите учените отсега да почнат да го вършат, че след 15 години да са натрупали нужния опит за да са ефективни. Горе долу толкова отнема една подобна иновация

П.Т.: То затова много хора не разбират науката, защото когато нещо се финансира, резултатите излизат след 15-20 или повече години. Но е страхотно, че от толкова време ЕС влага милиарди в подобни огромни научни проекти, които да се движат с времето и въпреки, че САЩ или Китай може и да ни водят по брой научни публикации, Европа остава една гигантска научна сила.

К.З.: Всъщност не съм сравнявал цялостните наукометрични показания между щатите и цяла Европа ако бъде взета заедно, така че не съм сигурен дали те произвеждат повече наука отколкото комбинирана Европа. Но това, което е безспорно и трябва да се отбележи, че вече има нов играч – Китай. Който малко по малко в един момент ще станат водеща сила. Защото те са приели въпросната политика на изграждане на човешки научен потенциал от много дълго време и са много последователни в това. Изпращат си талантливите студенти по западните групи и след това ги привикват обратно. Предоставят им условия, които в демократични системи не можете просто така да се разпореждате с публичен ресурс, каквито могат те като такъв тип държава. И е въпрос на време да изгреят на научния пазар.
Що се отнася до Европейския съюз, аз поне не харесвам политиката му да приема чужди учени, защото идва един момент, в който нищо не ги задържа повече тук, те спокойно могат да пренесат идеите обратно откъдето са дошли. Но пък съм и против политиката на Китай особено, който не уважава никакви права за интелектуална собственост. Разглабя едно чуждо устройство, започва да го произвежда. Да, смъква цената навсякъде, но това е голям проблем за западните икономики, които правят първоначалната инвестиция за разработки и губят много време. Китайците накрая взимат тази технология на готово, усвояват я и започват да я продават. Разбира се ние имаме полза от техните учени, които идват тук, но бихме имали по-голяма полза ако те останат, защото ако просто дойдат, вземат си ноу хауто, вземат си парите и после си тръгнат за Китай, трудно ще ме убедите, че това е добър модел за разработване на наука.
Искам само да отбележа, че по програмата, по която аз тогава бях студент (по Мария Кюри), 70% от кандидатите идваха от извън Европа. Което показва и до каква степен се интересуват европейските студенти от СТЕМ науките (точните науки, съкратено от английски Science – Technology – Engineering – Mathematics).

П.Т.: Да, четох наскоро, че и Германия изпитва глад за студенти в СТЕМ науките, всички масово записват хуманитарни специалности сам. Аз самия съм завършил такава специалност и за мен хуманитарната наука е нещо много фундаментално, технологиите сами по себе си са нищо. Но разбира се технологичната революция не е била направена от художници да кажем, така че и това е важно.

К.З.: Хуманитарните науки са един вид храна за душата. Проблемът е, че обикновено преди да нахраните душата, трябва да нахраните стомаха. Така че за да достигнете нивото, при което вече можете да берете плодовете на социалните науки, преди това трябва да претърпите едно нужно технологично развитие, така че първичните ви нужди да могат да бъдат задоволени. Трудно ще продадете западната философия на бедните страни в Африка примерно. Нашата страна разбира се не е на нивото на африканските, но не считам и, че е достатъчно развита за да е в клуба на богатите европейски държави.

П.Т.: У нас също са слабо засегнати СТЕМ науките. Как е във Физическия факултет?

К.З.: Ами доста слабо представителство от гледна точка на брой студенти. Няма много кандидати.

П.Т.: В България много хора или спират или късно започват да се занимават с наука, интервюирал съм доста учени и ми прави впечатление, че имаме уникални умове, но поради най-различни причини, много често битови, като ниско заплащане не се развиват и реализират. В последните 30 години да си учен в България не е ок от финансова гледна точка. Мисля че чак в последните 5 години може би станаха доста по-добре нещата.

К.З.: В последните години има целенасочена стратегия и това е добре. Докато исторически как вървят нещата – имате един научен потенциал от кадри наследство от социалистическия период, учени адекватно финансирани и изградени, работили на върха на възможностите си. Изведнъж идва демокрацията, финансирането изчезва и цялото поколение, което трябва тепърва да се изгражда като учени е извършило едно своеобразно геройство да успее да се развие като научен потенциал. Защото сега като сме в ЕС е много лесно да се пътува на запад само с лична карта на летището, а е доста по-лесно и от финансова гледна точка да заминеш и следваш в чужбина.

П.Т.: Да, в днешно време Европа дори ти плаща за да продължаваш твоето обучение. Аз лично съм обиколил много европейски държави и градове по най-различни европейски студентски програми. Така че сега е далеч по-лесно да следваш на запад, но у нас във Физическия факултет например, където нивото на преподаването и студентите не отстъпва на западното.

К.З.: Да, аз искам да използвам случая да рекламирам предстоящата магистърска програма, която нашата група организира. Влезте в нея защото предстоят златните години на втората квантова революция, със сигурност ще започват да се зараждат най-различни фирми, те ще плащат добре, заплатите ще са подобни на тези в IT сектора. Покрай това ще придобиете и редица други специфични и високо квалифицирани умения, което ще ви даде сигурност, че винаги ще можете да си намерите работа в сферата на тези новоразвиващи се технологии, където ще има глад за специалисти. Това е и един от основните доводи човек да влезе в СТЕМ науките – никога няма да бъде гладен, това със сигурност може да бъде потвърдено. Защото трябва да осъзнаем в какви времена всъщност живеем с развитието на технологиите. Тя науката не се случва от днес за утре, а е дълъг процес, в който бавно се случват промените. Знаем какво бяха дори компютрите и интернет през 2000 г. и какво са сега.
Така че развитието на технологиите определено има голям отпечатък върху живота ни, а следва в бъдеще да има и още по-голям. Това си е тенденция, виждаме как машините все по-често изместват хората, особено в дейности, не изискващи особени когнитивни способности. Така че едно от нещата, за които си струва да се замислим в бъдеще е, ако нямаме нужните технологични умения, колко работни места ще останат за нас.

П.Т.: Образованието е много важно нещо. Но понякога у нас не се преподава по достатъчно интересен и вълнуващ за децата начин. Те го възприемат като досадно задължение и след време това води и до неразбиране на науката, съмнения в съществуването на коронавируса или съмнения във ваксините.

К.З.: Понеже навлизаме в темата за ковид, имам един колега, който направи една интересна сметка. Беше взел един модел, беше го поразработил спрямо нашите условия и беше направил едно предсказание. Това беше още някъде през лятото, когато имаше огромна част от обществото, която не вярваше, че въобще го има коронавируса. Той направи една сметка, при която предсказа, че когато потвърдените тестове стигнат 80 000, тогава вече ок. 90% от обществото ще познават някой, който се е заразил с вируса и ще започнат да вярват в него. И така и стана, горе-долу когато тестовете достигнаха това число, хората които разгласяваха, че няма коронавирус в един момент затихнаха. Тогава се появиха пък тези, които твърдяха, че смъртността е пренебрежима, което впоследствие също беше опровергано. Това е най-пагубното отношение на обществото. Донякъде е виновна образователната система, донякъде човек трябва да поеме и лична отговорност за подобни неща.

П.Т.: Да, а всъщност тази медицина ни дава много по-дълъг живот. Медицинския университет беше направил едно проучване къде и защо има най-много столетници в България и се оказа, че са в големите градове, където има най-много аптеки и болници. Не е заради киселото мляко в Родопите или хубавия въздух в планината. Не че чистия въздух не е предимство по принцип…
Затова и ние от Българска наука публикуваме много статии, свързани с коронавируса, за да създадем място с много информация, която е проверена, събирана само от научни сайтове и списания, всичко това го сумираме и публикуваме на максимално разбираем език. И всичко това са резултати от научни изследвания на учените, а не просто мнение на някого.

К.З.: Това е един от големите митове, че ако нещо е научна теория, то е само теория. Те обаче не разбират целия процес на правене на наука. Вие като имате един проблем, алгоритъмът е следният. Тръгвате от някакъв проблем, създавате хипотеза, която цели да предскаже изхода от експеримента, който ще направите и да обясни самия проблем. Правите съответния експеримент и виждате дали вашето предсказание съвпада с изхода. Ако съвпада значи вашата хипотеза е била правилна и се превръща на теория. Ако не съвпада започвате да я преработвате до момента, в който не започне да предсказва изходите от експериментите. И когато го правите, това което хората наричат “просто теория”, трябва да разберат, че това има предсказателна способност, което ви отличава от селската врачка например. Защото вие успявате да предскажете, имате мисловен апарат, с който да атакувате дадения проблем и имате предсказателна способност, която ще се потвърди емпирично. Така че човек трябва да има предвид, че “просто теория” в науката означава предсказване на експеримент и повтаряемост на резултата.
Така че хората е хубаво да имплементират малко наука в мисленето си. Най-важното е да не бързат веднага да си съставят мнение, базирайки се само на един източник на информация. Така че проверявайте, опитвайте се да наблюдавате някакви следствия от една информация, когато тя ви бъде поднесена и се опитайте да създадете мисловен апарат, който да може да ги предвижда.
Тук е ролята и на вашата инициатива (на Българска наука), защото преди десетина години, когато излязоха първите плоскоземци и първите антиваксъри, ние се смеехме и си мислехме, че това е една нищожна част от обществото, която живее от другата страна на океана и при нас такова нещо никога не може да се случи. Е, сега когато според проучванията голяма част от българското общество не желае да се ваксинира и дори вярва, че във ваксините има чипове например, вече не ни е толкова смешно. Липсата на критично мислене в обществото е голям проблем, защото тези хора не се опитват да атакуват по сериозен начин това твърдение. Защото представете си сега – различните компании различни чипове ли имат, те с еднакво зареждане ли са? Ако Бил Гейтс ги зарежда всичките, все пак напрежението по електропреносната мрежа в Европа, в Англия и в щатите е различно. Сега той различни чипове ли прави спрямо географската локация, ако ние отидем в Америка с нашите чипове, те ще работят ли там? Хубаво е да си задавате такива въпроси и да третирате критично всяка една идея. Но обикновения човек явно масово не го прави, не си е изградил такъв навик.

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!