На финише года

И снова - Мартин Буреш.
Продолжение знакомства

С чешским сотрудником ОИЯИ Мартином Бурешом я и наши читатели познакомились четыре года назад ("Знакомьтесь - Мартин Буреш", №52 еженедельника за 2018 г.). Встретившись с Мартином этим летом случайно в Универсальной библиотеке на вечере путешественника Антона Кротова (с ним Мартин познакомился, подружился, а потом организовал лекции для дубненцев), мы договорились о новом интервью. Оно состоялось сразу после его возвращения из командировки в Санкт-Петербург, с нее и начали разговор.

Я участвовал в Школе Института Эйлера по квантовым алгоритмам, которая проходила с 5 по 12 декабря в Санкт-Петербурге. Лекции мы слушали в красивом зале, из окон которого открывался потрясающий вид на Дворцовую площадь. Как раз прошли снегопады, площадь укрыло снегом, начали устанавливать елку. Это было изумительно! Наконец сбылась моя мечта - увидеть заснеженный Петербург. Я начал мечтать об этом 14 лет назад, когда впервые посмотрел фильм "Ирония судьбы" и подумал, как красиво выглядит Петербург зимой (правда, позже я узнал, что некоторые эпизоды снимались с искусственным снегом).

А вы тоже смотрите "Иронию судьбы" каждый год?

Нет, я целиком посмотрел ee дважды, а потом только фрагментами, когда ее показывали в преддверии Нового года. Кстати, в Чехии ежегодно на Новый год показывают вашу сказку "Морозко". Чехи ее очень любят, и никогда Новый год не проходил без этой сказки. И этот год не будет исключением.

Возвращаясь к петербуржской школе, надо сказать, что в ЛИТ квантовыми алгоритмами занимался только Владимир Петрович Гердт. С его уходом эта тема некоторое время не продолжалась, но сейчас к ней возвращаемся. Мы начали разбираться в некоторых алгоритмах, которые в дальнейшем возможно использовать в обработке данных с коллайдера NICA. И как раз появилась эта школа, которая способствовала еще большему углублению в тему квантовых алгоритмов.

Моя команда на школе.

На школе были интересные и теоретические, и экспериментальные доклады от специалистов Российского квантового центра, Сколтеха (Москва) и ИТМО (Санкт-Петербург). Среди лекторов был один из известнейших людей, занимающихся квантовыми вычислениями в России, - Алексей Федоров (Москва, Российский квантовый центр), также мы услышали лекцию экспериментатора Сергея Кулика (МГУ) по квантовым технологиям. Всегда очень полезно послушать не только теоретиков, но и экспериментаторов, которые могут вас слегка спустить с небес на землю. Лектор рассказал, что создание настоящего, универсального квантового компьютера дело не ближайшего времени, и подробно объяснил, какие именно препятствия нужно будет преодолеть, чтобы квантовый компьютер заработал.

Главная проблема в том, что у квантового компьютера "плохая память". Информация в них хранится в кубитах (квантовый разряд хранения информации - прим. ред.), которые надо беречь от воздействия окружающей среды - декогеренции, главного врага квантовых вычислений. И беречь надо кубиты по всей продолжительности квантового алгоритма, до самого его конца, и в этом как раз проблема. Квантовый алгоритм - это определенная последовательность преобразований квантовых состояний, которая приводит кубиты в какое-то состояние, запутывает их (имеется в виду квантовая запутанность), достигается какая-то цель алгоритма, и, чтобы узнать результат, нужно провести измерение, которое мы интерпретируем определенным образом.

Задача квантовых компьютеров - существенно ускорить вычисления, но лишь определенного класса. Это очень интересная задача теоретической информатики - узнать, какие задачи можно решать быстрее, чем на классических компьютерах, строить квантовые алгоритмы.

Для конкретики: есть классическая задача коммивояжера - поиск самого выгодного маршрута, проходящего через указанные города, - это задача по поиску некоего оптимума. Проблема в том, что время вычисления на классических компьютерах растет очень быстро, и уже для нескольких десятков городов задача не может быть решена методом полного перебора вариантов даже за миллиарды лет.

Один вид квантовых компьютеров (компании D-Wave Systems) как раз ускоряет решение таких задач оптимизации, с помощью так называемого квантового отжига.

Существует множество обобщений: если расширить задачу до нескольких машин доставки, добавить дополнительные параметры, например временные окна, в которые нужно доставить заказ, ограничения на вместимость машины и другие факторы, то получается вполне современная логистическая задача и, естественно, в ее эффективном решении нуждаются не только транспортные компании. На школе мы с нашей группой решали вариант задачи о коммивояжере, сформулированный представителем "Газпром-нефти". Так что получилось хорошее сопряжение теории и практики.

Существующие классические алгоритмы не дают нам оптимального решения такого рода задач, а квантовые компьютеры здесь будут полезны. Однако задачи оптимизации - это одно, а основная задача ученых - создать универсальный квантовый компьютер, который сумеет решать более широкий спектр задач.

Но как я уже сказал, сомнения, будут ли существовать квантовые компьютеры наравне с классическими, пока остаются. Кое-какие вычисления на маленьком количестве кубитов уже можно делать, но для реальных вычислений требуется гораздо больше кубитов. А поддерживать определенное состояние кубитов на время, когда идут вычисления, из-за декогеренции пока невозможно. Точность вычислений и время когеренции должны существенно вырасти, на много порядков, так что предстоит огромная работа. Я уверен, что во всем мире такие исследования будут продолжаться, но сейчас никто с уверенностью не может сказать, что универсальный квантовый компьютер будет создан. Многие считают, что ближайшее будущее за задачами квантового отжига и такими компьютерами, как D-Wave, которые, однако, не являются универсальными квантовыми компьютерами.

Есть еще одно приятное для меня событие, связано с этой школой. Мой одноклассник по гимназии в Чехии Томаш Выскочил, который увлекался в основном информатикой, но проявлял интерес и к физике, рекомендовал мне еще в гимназии книгу, наверное, ставшей главной причиной, почему я выбрал своей профессией физику. Это была книга Р.Фейнмана "Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман?", она меня сильно вдохновила. В старших классах я начал получать пятерки по физике и математике и успешно сдал экзамены во все четыре университета Чехии, где можно было заниматься теоретической физикой. А Томаш последнее время жил в США, где остался работать после аспирантуры, иногда он приезжал в Чехию, мы встречались, сблизились еще больше, чем в детстве. И когда на петербуржской школе мы разбирали статью по задаче коммивояжера, в ссылках к статье я увидел его фамилию, оказывается, Томаш придумал новый метод по ограничениям для этой задачи. Томаш, к сожалению, умер в прошлом году от рака, как в свое время и Р.Фейнман. То, что он занимался этой тематикой, оказалось для меня большим сюрпризом.

За время, прошедшее с нашего последнего интервью, вы перешли из ЛТФ в ЛИТ, хотя с В.П.Гердтом и до этого сотрудничали.

После ухода из жизни Владимира Петровича нашим сектором алгебраических и квантовых вычислений руководит Арсен Хведелидзе. Мы продолжаем заниматься темами, связанными с математическими аспектами квантовых состояний n-мерной квантовой системы. В квантовых компьютерах память, квантовый регистр - это совокупность двухуровневых состояний квантовых систем - кубитов, и мы анализируем всевозможные математические аспекты этих состояний. Для анализа часто требуется метрика, которая определяет расстояние между точками пространства квантовых состояний. Одна из метрик, которую любят использовать в квантовой физике, - это метрика Буреша, введенная в 1969 году. Я был приятно удивлен, узнав о своем знаменитом однофамильце и соотечественнике Дональде Буреше. Я попытался его разыскать, что, однако, оказалось весьма непросто. Но через год мне в соцсетях ответил его сын. Надеюсь, и сам Дональд напишет.

Также мы сейчас в секторе возвращаемся к квантовым алгоритмам. Например, алгоритму решения системы линейных уравнений, которые используются практически везде, в том числе и при обработке данных. Если мы при помощи квантовых компьютеров ускорим этот процесс, то обработка информации пойдет гораздо быстрее. А поскольку я недавно побывал на главном пульте коллайдера NICA, мне стало особенно интересно участвовать в решении этой задачи.

Получается, что, поменяв лабораторию, вы не изменили область своих занятий?

Для меня было важно заниматься именно фундаментальной наукой и основами квантовой физики. До того, как в науке закрепили свое место темы квантовой теории информации, квантовых вычислений, всеми нерешенными проблемами квантовой физики, начиная со спора Бора и Эйнштейна, занимались в основном только солидные профессора университетов, и молодым ученым настоятельно не рекомендовали углубляться в эту тему, особенно в начале карьеры. А сейчас этим можно заниматься, хотя и не напрямую, поскольку это необходимо для понимания процессов в квантовых компьютерах, например процесса измерения.

В интерпретации Бора реальность не существует, пока мы не проведем измерение. Когда и вообще, происходит ли коллапс волновой функции, что является его причиной? Измерительный прибор или сознание человека? Здесь идет пересечение с темой нашей конференции "Квантовая физика о сознании и мироздании" из серии "Наука. Философия. Религия", проходившей год назад, (см. №50 еженедельника за 2021 г.). На ней выступил известный специалист Андрей Хренников, профессор шведского университета, как оказалось, он знаком с Александром Алоджанцом (ИТМО), докладчиком прошедшей школы в Петербурге. Они вместе написали интересную статью о социальном лазере (аналогия физического лазера), приятно было его встретить. К слову, меня мотивировало участвовать в организации последней конференции "Наука. Философия. Религия" стремление разобраться в моделях сознания с точки зрения квантовой физики. Я знал, что они существуют, но относился к ним с сомнением. Пока нет единого мнения на этот счет, и я по-прежнему не уверен, нужна ли квантовая физика, чтобы объяснить сознание.

В "пустыне" (река Варзуга, Мурманская область).

Вы по-прежнему много путешествуете?

Этим летом я в очередной раз побывал в Индии, лучший друг пригласил на свадьбу. Пришлось в 40-градусную жару танцевать в темном костюме на солнце! В мае мне довелось с институтской компанией сплавиться на байдарках по реке Мста. В мае много воды, но она еще холодная, я мерз, и во время похода звонит индийский друг: приезжай на свадьбу, погреешься!

В этом году мне очень повезло с путешествиями. Самое главное - Камчатка, о которой я мечтал последние 10 лет. А тут появилась интересная возможность поработать несколько недель волонтером в заповеднике в Долине гейзеров.

Чем вы занимались в качестве волонтера?

Разгружал вертолеты, колол дрова для бани, помогал ученым. Когда там снег, а снег на Камчатке лежит до июля, то работы хватает, а под конец сезона было полегче, в среднем я работал два часа в сутки. А колоть дрова я умею и люблю еще с детства, у нас была дача, где я практиковался. Один волонтер с большим опытом очень удивился: только приехал, а в колке дров спец! Я еще сделал некоторые предложения касательно сортировки мусора, так как в Дубне я очень тщательно сортирую, в десять отдельных мешков. В Дубне можно сдавать почти весь мусор, даже за деньги, но об этом в другой раз. У нас был свой повар, такое не во всех точках заповедника есть, нас очень вкусно кормили. А в свободное время я читал в тишине на вершине, рядом с вертолетной площадкой, откуда открывались живописные виды и красивейшие закаты. К нам прилетал вулканолог, он меня брал с собой, чтобы я помогал донести аппаратуру и проводить всевозможные исследования, а может, чтобы уменьшить для себя вероятность быть съеденным медведем. Я много интересного узнал от него про Долину гейзеров, возникновение вулканов, потенциал геотермальной энергии.

Долина гейзеров.

К вам приходили медведи?

В это время они уходят на реки ловить рыбу, а вообще постоянно приходят к базе, хотя их не кормят (это строжайше запрещено), весь мусор вывозят, но они все равно идут. Мы постоянно носили фальшфейеры для отпугивания медведей, они дают очень сильный свет, с ним я себя чувствовал намного безопаснее. Хотя территория базы очень маленькая, но гейзеры с нее видны. У нас было несколько экскурсий, на одну из них я опоздал, догонял в одиночестве, в ожидании возможной встречи с медведем, но, вообще, я люблю путешествовать в одиночку, - все это дает такой адреналин! Так что Камчатка мне очень понравилась, и Долина гейзеров - только одна из точек, куда можно приезжать волонтером, есть еще не такие известные, но очень красивые места.

Туристом приехать туда я бы не хотел, туристов привозят вертолетом на два часа и увозят обратно, а мы жили в этих потрясающих ландшафтах две недели. И, на мой взгляд, сентябрь - лучший месяц для посещения: летом частые дожди и облачность, а в сентябре еще тепло, но ясное голубое небо с прекрасными восходами и закатами. А обратно в Петропавловск-Камчатский мы летели вертолетом вдоль побережья, и я сильно не преувеличу, если скажу, что за эти полтора часа полета видел самые красивые пейзажи в моей жизни: долины, испещренные змейками рек, бескрайние леса, украшенные цветовым разнообразием листвы и саму линию побережья. Пока я ждал вертолет до заповедника, неделю жил в Петропавловске, ездил на экскурсии по окрестностям, поднялся на Авачинский вулкан, а это перепад высот в два километра. И, конечно, появились новые знакомства.

Камчатка. Зеленовские озерки. Отдых после термальных купелей.	Камчатка. На мотоцикле - на пляж с черным песком.

После нашего последнего интервью я уже несколько раз побывал в Карелии, а в этом году и на Кольском полуострове, даже дважды. У меня там сломалась машина, я ее оставил, искал нужную запчасть, через два месяца смог вернуться. И не пожалел, что пришлось вернуться в октябре - я встретил волка, посмотрел ему в глаза и впервые в жизни увидел северное сияние, необычайной красоты зрелище! Мне повезло с погодой: по дороге были дожди, а там - три погожих дня, я доехал до границы с Финляндией, побывал в нескольких национальных парках. Встретил старых знакомых, завел новых: из-за того, что пробил колесо, побывал во втором по величине российском музее самоваров. Так бывает в каждой поездке. В следующем году надеюсь поехать на Алтай, скорее всего на мотоцикле. Может, получится доехать до Магадана.

Вы меня удивили при знакомстве разносторонностью своих интересов. Появились какие-то новые увлечения?

Я продолжаю петь в хоре "Кредо", играть на фортепиано и заниматься в музыкальной школе, катаюсь на коньках, не только на катке, но попробовал и на Московском море. А летом учился кататься на вейкборде, за катером, понравилось. Однако самое большое увлечение сейчас - это бальные танцы, начал заниматься в прошлом году, езжу на машине в Тверь. У нас с моей девушкой замечательный педагог, мы уже участвовали в нескольких соревнованиях в Москве, в Петербурге. Продолжаю ходить в Блохинку, там очень интересные мероприятия, которые нравятся и многим моим знакомым не дубненцам. Я очень рад, что библиотека работает в таком формате, ее сотрудники много душевных сил вкладывают в организацию замечательных мероприятий для взрослых и детей, приглашают интересных докладчиков. Я очень рад, что живу в Институтской части, все рядом - работа, ДК, музыкальная школа, библиотека, стадион.

Вот такой он человек - активный, любознательный, коммуникабельный. Встречает старых друзей, где не ожидал, заводит новых так легко, что можно только позавидовать. Туристическим впечатлениям Мартина не будем завидовать, давайте ездить по родной России столько, сколько делает это чешский сотрудник ОИЯИ, и начнем уже в новогодние каникулы!

Ольга ТАРАНТИНА,
фото Мартина БУРЕША