Интервью с Франко Купперсом (Franko Küppers [1]), профессором, директором Центра фотоники и квантовых материалов (CPQM) Сколтеха, в свете нынешних обстоятельств вынуждено проводилось удаленно — по скайпу в режиме видеоконференции. Разговор шел о том, какими проектами занята научная группа профессора и о траекториях появления иностранных специалистов в российских институтах. Вопросы задавали Борис Штерн и Максим Борисов.
Дорога в Сколтех
— Не могли бы вы сказать пару слов о своей научной карьере? Что привело вас в Сколтех?
— Обычно первые шаги на пути к будущей карьере мы делаем тогда, когда выбираем тему научной диссертации. Я не исключение. Темой диссертации в своем Техническом университете Кайзерслаутерна я выбрал технологии оптической связи — эта область уже тогда казалась мне весьма многообещающей. Сразу после защиты диссертации я стал работать в Deutsche Telekom — это что-то вроде российского Ростелекома («Дойче телеком АГ» — немецкая телекоммуникационная компания со штаб-квартирой в Бонне, третья в мире по величине и крупнейшая в Европе. — Прим. ред.). Я оказался в Исследовательском центре, работал там научным сотрудником и в конечном счете стал руководителем проекта в собственной исследовательской группе. Спустя некоторое время я занял должность главы отделения. Это были 1990-е годы, тогда тема оптической связи стала по-настоящему популярной и происходило реальное внедрение этих технологий в жизнь по всему миру. Превосходное время, чтобы оказаться на месте руководителя исследовательского отдела сетевого оператора. Я проработал там восемь лет — с 1994 по 2002 год.
В 2002 году я решил попробовать что-то новое, и у меня появилась такая возможность. Это было хорошее время для перемен, поскольку на телекоммуникационном рынке как раз разразился известный кризис — лопнул пузырь доткомов. Я переехал в Соединенные Штаты и стал преподавать в Аризонском университете, в знаменитом Колледже оптических наук (College of Optical Sciences). Я создал исследовательскую группу систем оптической коммуникации. Проработал там восемь лет, начав с должности assistant professor, затем меня повысили до associate professor. Я руководил парой проектов, и мне там очень нравилось преподавать.
Я оставался в США до 2011 года, пока не получил предложение от университета в моем родном Дармштадте, где я раньше работал в Deutsche Telekom. Профессор, который руководил работами в области оптической связи, ушел в отставку. Вспомнили обо мне и спросили, могу ли я вернуться в Германию и занять это место в исследовательской группе. Я раздумывал некоторое время — это было хорошее предложение — и после обсуждения с семьей я решил вернуться в Германию, став профессором и директором Института микроволновой инженерии и фотоники при Дармштадтском техническом университете (TU Darmstadt). Я пробыл там следующие восемь лет.
А в 2018 году я начал общаться с людьми тут, в Сколтехе. У меня здесь были коллеги, которых я знал и раньше, в частности, Аркадий Шипулин [2], который работал со мной в Дармштадте; профессор Ильдар Габитов [3] и некоторые другие коллеги. Я подал заявку на должность в Сколтехе во второй половине 2018 года и прошел конкурс. Снова обсудил всё с семьей и очень быстро решил, что это отличная возможность, сразу же подписал контракт. Я начал работать директором Центра фотоники и квантовых материалов Сколтеха с января 2019 года.
Вы спрашиваете, почему же я принял это предложение? Для этого есть несколько причин.
Во-первых, я уже знал несколько человек здесь, в Сколтехе, некоторых из них уже давно, а также нескольких российских ученых и исследователей, с которыми раньше работал в Германии и в США. Опыт был очень позитивный. Я никогда не был в России, пока не приехал сюда два года назад, когда решил начать свое сотрудничество с российскими учеными. Германия и Россия не слишком далеки друг от друга, так зачем же летать по всему миру в поисках работы где-то еще?
Во-вторых, мне показалась захватывающей концепция Сколтеха как института, я уже мог видеть, во что это воплощается, когда приехал сюда в 2018 году. Институт создавался в партнерстве с Массачусетским технологическим институтом (Massachusetts Institute of Technology — MIT), стараясь брать от него всё лучшее и использовать при этом человеческие ресурсы в России. Он создавался на новом месте со всей своей экосистемой и за пять прошедших лет достиг уже многого, что меня очень впечатлило. Я мог бы продолжать работать на своей прежней должности в Дармштадтском университете еще лет двадцать без особых изменений, однако здесь, с другой стороны, у меня была возможность поучаствовать в новом, захватывающем и многообещающем деле. Я видел, как люди здесь работают, и решил, что у меня есть прекрасная возможность стать частью этого коллектива.
Моя семья была солидарна со мной, поэтому мы — моя жена, маленький ребенок и наша собака — переехали сюда в январе 2019 года и пребываем здесь с тех пор. Мы уверены, что приняли правильное решение.
Технологии будущего
— Многие из ваших недавних работ касаются терагерцового диапазона. Этот диапазон (субмиллиметровый) очень интересен для астрофизиков. А какой интерес он представляет с точки зрения современных технологий? В каких областях это проявляется?
— Есть две причины, по которым я заинтересовался терагерцовым диапазоном: это связано с фотоникой и оптической связью. Во время моего пребывания в Дармштадте под моим началом был Институт микроволновой инженерии и фотоники, и мы думали, как нам развиваться в будущем, используя новые темы и новых людей. С одной стороны была оптика и фотоника с определенным диапазоном длин волн, с другой — микроволны с определенным диапазоном частот. Между ними — терагерцовые наука и техника. Мы решили восполнить пробел и создали две новые исследовательские группы в этой области между фотоникой и микроволновой инженерией, создали две должности assistant professorships для терагерцовых материалов и компонентов и для терагерцовых систем. Приложения — это вторая причина — для терагерцовой науки и техники весьма разнообразны. Как вы уже сказали, это использовалось в астрономии в течение длительного времени, но эта тема становится всё более и более актуальной в области коммуникаций, когда мы говорим о будущем — о том, что придет на смену мобильным технологиям 5G в 6G и что уже исследуется и здесь, в Сколтехе. Терагерцовая связь будет играть важную роль не только в сетях 6G, но и в других коммуникационных приложениях. Это станет технологической основой в развивающейся науке о жизни (биофотонике и медицине) и может быть полезно, например, для изучения вирусов и бактерий. Также много полезных приложений в других областях, таких как безопасность. Вспомните о сканерах в аэропортах.
Вот почему мы стали заниматься этой областью. Я бы сказал, что это и сейчас весьма актуальная тема в наших исследованиях, нам еще предстоит убедиться в этом.
— Какой из ваших результатов вы считаете наиболее важным?
— Это очень хороший вопрос, спасибо. (Смеется.) Мне сразу приходят на ум две вещи. Первая, более старая, которая всегда останется в моей памяти как очень позитивный и важный опыт: когда оптическая связь вошла в реальный мир. Я вспоминаю первые десятилетия своей научной карьеры в Deutsche Telekom и в Аризонском университете, когда я был частью этой революции в области телекоммуникаций и передачи данных. Из года в год экспоненциально увеличивалась пропускная способность систем и сетей связи, и это было замечательно. Так что, если вы позволите мне использовать конкретные термины, было бы здорово представить новые технологии, такие как волоконно-оптические усилители или компенсаторы дисперсии, и разработать новые архитектуры для новых сетей с использованием таких новых технологий. Это по-прежнему одно из моих любимых занятий, и мы трудимся над этим сейчас здесь, на еще более высоком уровне, чем двадцать лет назад. Данная тема по-прежнему актуальна, потому что это развитие, эта эволюция всё еще продолжается. Сетевой трафик и сами сети по-прежнему демонстрируют нам свой рост в геометрической прогрессии, так было в течение очень длительного времени, и этот процесс будет продолжаться. Это то, с чем мы сталкиваемся сейчас в наши дни, когда все работают дома и проводят обучение в режиме онлайн. В результате сетевой трафик растет, этот рост мы должны как-то поддерживать, над чем мы собственно и трудимся.
Другая тема, которую я хотел бы упомянуть, самая новая, связана с оптической обработкой сигналов. Речь про обработку данных в оптической области. Всего несколько месяцев назад мы впервые продемонстрировали работоспособность оптических логических элементов [4] нового типа, таких как AND, OR, NAND и NOR. Это то, что, по нашему мнению, имеет большой потенциал для дальнейшего развития и применения в не слишком отдаленном будущем. Это две мои любимые темы.
— А заменит ли фотоника обычную электронику на потребительском уровне (компьютеры, гаджеты и т. д.)? Когда это может произойти?
— По умолчанию ответы на эти вопросы «да» и «сейчас». (Смеется.) Позвольте мне подробнее остановиться на этом. Прошлой осенью Сколтех как институт представлял себя широкой международной аудитории на Неделе науки в Берлине, и я выступил с докладом об одном из проектов. Он назывался The Photonics Century («Век фотоники») [5], и я имел в виду век, в котором мы живем сейчас.
Ему противопоставлен предыдущий «век электроники», который начался где-то около 1948 года [6], когда публике был представлен первый транзистор, изобретенный в Bell Labs. После этого разработка не останавливалась: устройства, изначально построенные на одном транзисторе, становились всё более и более сложными, и в конечном итоге появилась интегрированная электронная схема с сотнями, тысячами, миллионами транзисторов, которые могли делать всё, что вы только можете себе представить. В настоящее время мы встраиваем электронные схемы практически в любое устройство, которое держим в руках: мобильные телефоны, ноутбуки, iPad’ы — что бы у нас ни было.
Теперь мы видим, как почти то же самое происходит в области фотоники. У нас есть уже отдельные оптические и фотонные компоненты, которые вскоре войдут в состав различных устройств, и со временем — может быть, через пару лет или десятилетий — общими усилиями мы сможем полноценно использовать эти фотонные компоненты в так называемых интегральных фотонных схемах. Уже сегодня, пока мы говорим об этом, эти фотонные интегральные схемы создаются в лабораториях по всему миру. Хотя они всё еще находятся на ранней стадии своего развития, этот процесс не займет много времени, и мы сможем достичь того же самого передового уровня технологий, знакомого нам по электронным интегральным схемам. Я бы сказал, что готовится еще одна технологическая революция. И это происходит прямо сейчас, пока мы здесь разговариваем. Так что ответ на ваш вопрос — да, это произойдет, и это уже происходит.
— Как вы оцениваете перспективы квантовых вычислений?
— Это горячая тема в наши дни. Наш центр, CPQM, находится в самой гуще этих событий. Мы решаем эту проблему с разных сторон. У нас есть пять профессоров, работающих с конкретными материалами и материальными системами, которые могут стать полезными для квантовых вычислений в будущем, если это произойдет. На этот случай у нас есть профессора, работающие над эмуляцией квантовых компьютеров — не над сборкой самих машин, а над созданием систем, которые ведут себя как квантовые компьютеры.
У нас есть коллеги, работающие над возможными будущими алгоритмами для таких квантовых компьютеров, если они появятся. Мы используем квантовую технологию и для других целей, кроме вычислений, например для безопасной связи (квантовая криптография). Ключевая фраза здесь: квантовое распределение ключей. У нас есть проекты на эту тему; на самом деле профессор Шипулин и я ведем их.
Будут ли реализованы сами квантовые вычисления в обозримом будущем? Я скорее оптимист, но говорю об этом с осторожностью. Я думаю, что еще слишком рано давать окончательный ответ на этот вопрос, но, по крайней мере, всё, что мы делаем сейчас, и все те активные усилия, которые вы можете наблюдать во всех странах мира, где работают над этой технологией, безусловно, помогут нам понять квантовую природу мира лучше и, вероятно, внести свой вклад в другие смежные области, даже если квантовые компьютеры не появятся в ближайшем будущем.
Например, моя группа работает над обработкой оптического сигнала. Оптические компьютеры находятся где-то в промежутке между этими технологиями и могут стать следующим шагом к квантовым вычислениям. Это то, что может быть реализовано довольно быстро с уже существующими технологиями, устройствами и компонентами.
Мы совсем недавно опубликовали статью на эту тему, которая посвящена оптическим вычислениям, квантовому распределению ключей, квантовым материалам и компьютерам, алгоритмам для таких машин, которые составляют впечатляющее портфолио здесь, в нашем центре. И на это же направлены усилия исследователей в области оптических компьютеров в ведущих лабораториях по всему миру.
Впечатления от России
— Теперь я предлагаю оставить науку и поговорить о людях. Чувствуете ли вы разницу между российскими и западными студентами, а также между российскими, немецкими и американскими исследователями? Есть ли существенная разница во взаимодействии между ними здесь и там?
— Это очень интересный вопрос. Я могу ответить на него с точки зрения профессора в Сколтехе, находящегося здесь в течение 15 месяцев. Я бы сказал, что уровень, качество, знания российских студентов, которые приходят в Сколтех в качестве аспирантов и поступают на наши программы, очень хорошие. В среднем, я бы сказал, что этот уровень даже выше, чем у меня в моем последнем университете, и он сопоставим с тем, что я встречал в Колледже оптических наук в США, в Аризоне, в одном из ведущих институтов в стране. Я очень доволен знаниями студентов, а также их отношением к учебе и их достижениями. Как и везде, у всех разные цели: академическая карьера, промышленность, предпринимательская карьера… и у них есть сильное стремление достичь успеха. Это меня очень впечатляет.
— Сотрудничаете ли вы с кем-то за пределами Сколтехе в России? Или в Сколтехе за пределами вашего центра?
— Да, у меня есть сотрудничество с коллегами здесь, в Сколтехе, за пределами нашего центра, например с коллегами из Центра предпринимательства и инноваций [7]. Конечно, мы хотим быть инновационными в нашем центре и жить в духе предпринимательства. Перед нашим интервью мне позвонили коллеги из этого центра. Мы, безусловно, работаем и с другими центрами. Как вы знаете, здесь, в Сколтехе, у нас есть исследовательские проекты, индустриальные проекты, для которых требуются знания из самых разных областей и направлений, поэтому люди из разных центров взаимодействуют, чтобы получить необходимые знания и опыт.
Мы также сотрудничаем с коллегами за пределами Сколтеха. Мы стараемся сотрудничать с производством на всех уровнях — от небольших начинающих и средних компаний до крупных игроков. Это часть нашей миссии, и я очень серьезно отношусь к поддержке национальной промышленности Сколтехом.
Мы также сотрудничаем с другими университетами. У нас с ними хорошие контакты не только здесь, в Москве, но и по всей стране. Могу, например, упомянуть сотрудничество с Новосибирским государственным университетом, в Москве — сотрудничество с МИФИ. Некоторые из наших профессоров работают в МГУ и МФТИ, так что да, у меня есть контакты за пределами нашего центра.
— Сталкивались ли вы здесь с какими-то конкретными проблемами (например, плохая инфраструктура, бюрократия, языковые проблемы)?
— Начнем с языковой проблемы. Мы готовим это интервью на английском языке, и это моя вина, так как я до сих пор не говорю по-русски. Когда я приехал сюда в прошлом году, я с большим энтузиазмом изучал русский язык: нашел учителя, мы занимались два раза в неделю в течение часа или около того в течение шести или восьми недель, но оказалось, что я неважный ученик в этом смысле. (Смеется.) К сожалению, прогресс был не тем, на который я надеялся, и я решил, что мне нужно что-то другое, например, интенсивный, полностью погружающий курс 24/7 в течение недели или около того, чтобы достичь определенного уровня. Если позволят обстоятельства… Я с нетерпением жду этого лета.
Но хорошо, что Сколтех — англоязычное заведение, поэтому у меня нет проблем. Мне просто досадно, что я не говорю по-русски, но это не сказывается совсем уж негативным образом на моей работе. Каждый здесь действительно старается приспособиться к иностранцам, не владеющим русским языком, и это очень приятно.
Что касается инфраструктуры: здесь с этим очень хорошо. Я бывал в разных университетах в разных странах и могу сказать, что инфраструктура здесь очень хорошая, нет причин на это.жаловаться.
И последнее, третья часть вашего вопроса: бюрократия. Вы знаете, исследователи и ученые всегда жалуются на это, почти все без исключений. Я могу найти повод, чтобы пожаловаться на бюрократию, но позвольте мне выразиться так: бюрократия — это неотъемлемая часть жизни и в Германии, где я жил долгое время. Должен сказать, что в Соединенных Штатах было значительно лучше. В моем последнем университете, в Германии, мелкие, крошечные, второстепенные вещи решались относительно быстро, но самое основное и самое важное тянулось нескончаемо. Что я увидел здесь, в России, и, в частности, в Сколтехе, так это то, что крошечные, мелкие проблемы могут длиться вечно, но решения по поводу серьезных и важных вещей принимаются очень быстро, и это хорошо. Я предпочитаю русский путь, когда важные вещи решаются быстрее, по крайней мере, здесь, в Сколтехе.
— А насколько интернационален ваш центр? Каково соотношение российских и зарубежных исследователей, как он будет развиваться в соответствии с вашими планами?
— Сейчас в нашем центре 15 профессоров. Пятеро из них — иностранцы; остальные десять имеют российское гражданство и работали за границей до прихода в Сколтех. Я бы сказал, что это очень здоровая ситуация, которая также соответствует целям Сколтеха — обеспечить почти равное распределение между профессорами и преподавателями, присоединяющимся к нам из российских учреждений, присоединяющимся к нам из-за рубежа с российским гражданством, приносящим свой опыт и имеющим иностранный опыт, т. е. иностранцев, приезжающих сюда, в Россию. Мы очень хорошо воспринимаем это соотношение в нашем центре, поэтому я не вижу причин менять это. Это уже то, что мы и хотели бы достичь на профессорском уровне.
Но всё это выглядит иначе, когда вы спуститесь на один уровень вниз, к постдокам, ученым и исследователям; их соотношение имеет тенденцию быть более ориентированным на Россию без особого международного опыта. Это может быть та область, где нам нужно еще проделать определенную работу, чтобы привлечь сюда больше постдоков, ученых и исследователей из-за рубежа. Есть веские причины… и у нас есть веские аргументы в пользу того, что нам следовало бы привлечь их в Сколтех, и я хотел бы поработать над этим, чтобы довести этот международный аспект до уровня исследователей и, надеюсь, в будущем и до уровня студентов.
— Какие у вас хобби помимо науки?
— Это хороший и забавный вопрос. Как я уже говорил, я здесь уже 15 месяцев. У нас маленький ребенок. Я бы даже сказал, что это всё еще младенец. Ей 22 месяца, то есть ей было семь месяцев, когда мы приехали сюда. Когда у вас ребенок такого возраста, о хобби думать некогда, так как это для вас хобби номер один. Не совсем хобби, но, по крайней мере, то, что отнимает всё время.
У меня всегда были большие собаки, и у меня есть пёс, которого мы привезли из-за границы. Собака действительно большая; порода леонбергер [8] — одна из самых больших собак, которую только можно найти. Он также претендует на какую-то часть нашего времени. Так что остается мало времени для других вещей.
— Как влияет коронавирус на вашу работу в последние недели?
— Как вы знаете, нам, включая меня, пришлось перейти на онлайн-обучение в оставшиеся недели третьего семестра. Как учителя мы приобрели несколько новых навыков в процессе этого перехода, например, научились эффективно проводить телеконференции. Это другой стиль работы, и мы, весь Сколтех, были сильно затронуты этим изменением привычного уклада. Также мы надеемся предложить какие-то решения, чтобы помочь экономике, обществу, стране во время и после этого кризиса. Конечно, все коллеги, включая меня, думают об этом, мы запустили пару соответствующих проектов. Один из них в той области, что мы обсуждали ранее: использование терагерцовой технологии для эффективного выявления разных типов вирусов. Сейчас мы готовим предложение по этому вопросу, которое в ближайшее время будет передано в Российский фонд фундаментальных исследований.
Другой проект связан с новой технологией, так называемыми наноиглами, которые я надеюсь в будущем использовать для эффективной транспортировки вакцин людям. Речь здесь не о вакцинах как таковых, а о технологии их доставки. Так вот этот кризис повлиял на стиль и содержание нашей работы…
Франко Купперс
Беседовали Борис Штерн и Максим Борисов
Фото Евгения Гурко
Благодарим за помощь в подготовке интервью Аркадия Шипулина,
профессора, заместителя директора Центра фотоники и квантовых материалов Сколтеха
- faculty.skoltech.ru/people/fkupers
- faculty.skoltech.ru/people/arkadichipouline
- faculty.skoltech.ru/people/ildargabitov
- en.wikipedia.org/wiki/Optical_computing#Photonic_logic
- researchgate.net/publication/337907170_Berlin_Science_Week_The_Photonic_Century
- commons.wikimedia.org/wiki/File: Replica-of-first-transistor.jpg
- skoltech.ru/en/innovation/
- de.wikipedia.org/wiki/Leonberger
Вербовщикам ничего не обломится..
https://www.atomic-energy.ru/news/2018/07/04/87138
Больше всего доверия к собачке…