Акад. Николай Витанов, зам.-ректор на Софийския университет по научноизследователска и научна проектна дейност: Бъдещето е на интердисциплинарните изследвания

Квантовите компютри и сензори са многократно по-бързи от класическите, казва световноизвестният учен

Интервюто взе
Зина СОКОЛОВА

– Акад. Витанов, класацията на Станфордския университет ви нарежда сред 2% най-добри учени в света. В подобни класации рядко има представители на хуманитарните и обществените науки. Каква е причината според вас?
– Наистина, в тези 2% от България са включени учени основно от природните науки и медицината. У нас има такава диспропорция и за мен проблемите са исторически. Хуманитарните и обществените науки бяха идеологизирани и все още не могат да се отърсят напълно от това. Докато в химията, физиката, информатиката такова нещо не съществуваше. Единствено в биологията имаше подобно вмешателство с теориите на Лисенко, но те бяха отхвърлени през 70-те години. Разбира се, имаме хуманитаристи, които си пробиват път. И се надявам скоро да се появят в подобна класация.
Станфордската класация излиза всяка година. Около 25% от публикациите на преподаватели в Софийския университет към днешна дата са в областта на хуманитарните и социалните науки. От т.г. даваме допълнително материално стимулиране за публикации, като тези в хуманитарните и социалните науки ги умножаваме по 2,5.
Това е финансов стимул, за да се публикуват повече статии с хуманитарна насоченост в международно признати списания, а не само в български издания. Учени от Софийския университет имат около 1000 публикации на година в международни списания от общо около 6000 за България. 25% от тях, или около 250 статии годишно, са във видими в света списания в хуманитарните и социалните науки. Но общо публикациите на учени от Алма матер са 2600 за миналата година – т.е. има 1600 публикации, които са невидими за международната научна общност. Затова работим те да станат видими. Има неизползван потенциал в тези науки, виждам го като заместник-ректор по научната дейност. Но нещата се променят и без да сме прекалени оптимисти, до 5 години ще имаме и хуманитарни учени в тези класации.

– Новите изисквания за отчитане на научната дейност сигурно също стимулират учените да публикуват в такива списания.
– Да, разбира се. Съвсем наскоро излезе и постановление на Министерския съвет, в което се дават средства от Министерството на образованието и науката за допълнително материално стимулиране за публикуване в списания, индексирани в световните бази данни. Отделяме 1 млн. лв. от нашия бюджет, за да стимулираме тези 1000 наши статии. Сега със средствата и от МОН учените ще бъдат насърчени още повече. Това е справедливо спрямо хората, които правят елитна наука. А ако се увеличи научната продукция на Университета, това ще доведе до изкачването ни в рейтинговите класации. В най-авторитетната QS сме на 591-во място, а имаме амбицията да попаднем в първите 500. Световните класациите са около 10 и използват различни критерии, които всяка година се менят – някъде се изкачваме, другаде падаме. QS е една от най-обективните. В други класации има голяма доза субективизъм понякога – например на случаен принцип подбират учени от цял свят и ги питат: чували ли сте този университет. В класации с такава компонента обикновено слизаме надолу, но тя не е обективна. Има леко изкачване на нашия университет в последните години. Надяваме се това да продължи.

– Софийският университет е сред първите у нас, признат за изследователски. На всеки 4 години този статут трябва да се защитава. Как ще става това?
– Винаги сме пледирали да има различни видове университети. Софийският е класически университет. В него има 28 професионални направления от общо над 50. Даваме най-голямата научна продукция в България. Със статута на изследователски университет се надяваме да се въведе малко по-различен модел на финансиране. Сега поддържаме много губещи във финансово отношение направления като физиката. Аз съм представител на този факултет, който харчи повече, отколкото е бюджетът му. Нас ни издържат реално други факултети. Но пък сме най-успешни в научно отношение не само в СУ, но и между другите университети у нас. Дори в сравнение с институтите на БАН произвеждаме повече научна продукция. А според досегашния модел на финансиране този факултет трябва да се закрие. Със статута на изследователски университет финансирането ще се постави на малко по-правилна основа и тази диспропорция, за която споменах, ще се елиминира. Естествено, че трябва да се прави оценяване на всеки 4 години. Някой университет може да отпадне. Системата е отворена – в момента са 7, но ако някои извън тях постигнат исканите параметри, ще е съвсем резонно да бъдат добавени в този списък. Изследователския си статут ще защитаваме, като повишаваме научната си продукция.

– Какво трябва да се направи, за да има повече интердисциплинарност в обучението на студентите предвид нарастващия брой на този тип изследвания?
– Това е много актуален въпрос. Интердисциплинарните изследвания имат потенциал да правят големи пробиви. Например в моята област се развива квантова биология – да се обясни от квантова гледна точка един не напълно разбран на квантово ниво процес като фотосинтезата. Ако това стане, може да има големи последствия, включително за намиране на нови енергийни източници, за нови процеси за преобразуване на енергия. Тези изследвания са по-трудни, но те позволяват един проблем да се разгледа от различни аспекти. И това трябва да бъде заложено още в обучението. Колкото и банално да звучи, но моделът на финансиране допреди 5 години ни принуждаваше да се капсулираме. Ако поканехме във Физическия факултет лектор от друг факултет или стимулирахме наши студенти да изкарат курс по история на науката във Философския факултет – като студент съм слушал точно това, тогава трябваше да плащаме от бюджета си.
И повечето факултети се въздържаха от подобна дейност.
Сега в Закона за висшето образование се въведе промяна, че студентите са длъжни да слушат дисциплини от друго научно направление. Това е много хубаво, тъй като разширява техния кръгозор. На държавно ниво интердисциплинарните изследвания бяха стимулирани и със създаването на центровете по компетентност и тези за върхови постижения.
В тях бяха привлечени учени от различни направления. В ректорското ръководство сме обсъждали, че е практика един факултет да не знае какво прави другият, и е добре да се опознаем повече. Затова с готовност ще приложим тази промяна в закона. Естеството на моята работа, като заместник-ректор по научната дейност, е да се запозная с работата на различни факултети. Виждам, че има място за интердисциплинарни изследвания – например в областта на компютърната лингвистика. Аз бих участвал в такъв тип изследвания. Още повече че квантовата информатика, с която се занимавам, е интердисциплинарна. Там в едно са физика, математика и информатика.

– Бихте ли разказали за вашите научни изследвания, свързани с квантовата информатика, заради което сте и в тези 2% учени?
– Квантовата информатика е нова научна област. Развива се активно през последните 25 години, вече десетки хиляди учени работят в нея. Става въпрос за използване на чудноватите свойства на квантовите системи и квантовия свят, който е различен от света, в който живеем. Чували сте за котката на Шрьодингер, която е едновременно жива и умряла. Разбира се, в живота няма подобно нещо, но в квантовия свят това е обичайно явление. Чудноватите свойства на този свят – най-вече на квантовия паралелизъм, са примери за едновременното съществуване на частици в две различни състояния. Шрьодингер дава този екстремален пример с котката, смятайки, че квантовата механика не се интерпретира правилно, и по този начин иска да се надсмее над привържениците на вероятностната ѝ интерпретация. Но се оказва, че той не е прав, и в квантовия свят има паралелна реалност. Квантовата информатика използва свойствата на квантовите частици, за да построи компютри, които са по-бързи от класическите. Кюбитите са единиците информация, които заместват познатите ни битове. Те съществуват едновременно в повече от едно състояние, което прави квантовите изчисления по-мощни, защото те приличат на класически изчисления, които вървят паралелно.
Кохерентният контрол на квантови системи е необходимият инструмент за построяването на квантови компютри и на другите квантови технологии. Те ни казват как да управляваме тези системи, какви външни полета – електрични и магнитни – може да приложим, за да работят по начина, по който искаме. За да направим едно квантово изчисление, трябва да се приложат прецизни външни полета върху атоми, йони, свръхпроводникови кюбити – върху физическите носители на квантовата информация.
Целите на квантовата информатика са много. В началото беше главно любопитство – дали можем да намерим алгоритъм, който да работи на квантов компютър по-бързо, отколкото на класически. Още през 1994 и 1996 г. бяха намерени два такива. Единият алгоритъм е за факторизиране на големи числа. Това означава разлагане на едно число на множители, например 15 е равно на 3 х 5. Но за 15 всеки го знае. А за големи числа това е труден процес. Факторизирането е важно, защото е в основата на кодирането на информация. Ако човек може да факторизира бързо големи числа, може да разбива кодове. Това в началото беше дадено като пример, който предизвика интерес и задвижи цялата област. Целта не е да сме зли хакери, разбиването на кодове може и да е положително в някои случаи.
Другият алгоритъм беше за квантово търсене. Използвайки законите на квантовия свят, можем да направим търсенето по-бързо. Ако търсим един елемент в база от равностойни елементи – например 1 бяла топка сред милион черни, класическият компютър при милион елемента ще направи милион опита. Докато на квантовия компютър са му достатъчни 730 опита.
Това беше в началото, сега има около 60 квантови алгоритъма, и то за съществени и полезни неща. Освен това квантовата информатика и квантовите технологии не са само квантови компютри – те са само една четвърт. Много важна област са квантовите сензори, с които също се занимавам. Те са с много по-голяма чувствителност от класическите – от милион до десет милиона пъти. И съвсем скоро, може би до 3 – 5 години, ще могат да се откриват единични молекули, например от взривни вещества и наркотици, както вероятно и вируси. Има спекулации, че смарт часовници с квантови сензори ще улавят наличието на ракови клетки. Дори само това е достатъчно, за да се хвърлят големи ресурси в тази посока. Може и ядрено-магнитният резонанс да бъде заместен от квантови сензори, с което изследванията ще станат и по-лесни, и по-евтини, и по-щадящи. Може да се изследва и работата на мозъка в реално време. Гравитационни сензори може да ни показват като на рентген какво има под земята, върху която ходим. Особено в места с богато археологическо минало, като София, Пловдив, Несебър, е възможно да видим какво е затрупано отдолу. Защото една тухлена или каменна структура променя, макар и минимално, гравитацията. Чувствителните квантови сензори ще улавят това и ще дават ясна картина, а не размазана като при класическите сензори. Приложение на квантовите сензори може да има и в строителни дейности, да се види къде минават тръби например.

– На какъв етап е работата по създаването на квантови компютри?
– Почти всички големи технологични компании имат вече прототипи. IBM има готовност да пусне 400-кюбитов компютър през 2023. Компанията пусна и 16-кюбитов онлайн квантов компютър, който е със свободен достъп за студенти и учени. И е много добър за обучение на кадри. От тази година имаме магистърска програма „Квантова информатика“ във Физическия факултет на Софийския университет и студентите ще се тренират да работят на този квантов компютър. Интерес към програмата има, макар и студентите в нея да не са много. Възпиращият фактор е, че това е трудна материя и човек трябва да инвестира много време и усилия, докато стигне на ниво работата да му доставя удоволствие. Много се надявам, че STEM центровете, които сега се откриват в училищата, ще повишат интереса към природните науки. Защото изоставаме в технологиите, въпреки че се появяваме в топ 2%. Трябва да отбележим, че и в много други държави в Европа интересът към природните науки също спада, като отчетливи изключения са Великобритания и Германия, където има високотехнологични компании и възможност за реализация. Хубавото е, че при нас има нула процента безработица – дипломиралите от Физическия факултет веднага си намират работа. Нещата не са чак толкова песимистични. Тази година в нашия факултет имаме голямо увеличение на новоприетите студенти. Записаха се около 170 студенти, а в последните години сме имали по 110. „Квантова и космическа теоретична физика“ е най-успешната ни бакалавърска програма през последните десетина години, с 24 студенти през тази година.

Свързани статии:

Проф. Пламен Моллов – ректор на Университета по хранителни технологии: Обучението под егидата на OIV е чест за Университета и за България Димитър Асенов, директор на Националния център за повишаване на квалификацията на педагогическите специалисти: Учителят на XXI век е в нова роля Еврокомисар Илиана Иванова пред „Аз-буки“: Искаме да привлечем нови участници в „Хоризонт Европа“ Биопечатат човешка кожа за козметични цели