Илья Венедиктов окончил магистратуру Московского института электроники и математики ВШЭ по единому треку «магистратура — аспирантура» и обучается в аспирантской школе ВШЭ по техническим наукам. В настоящее время он проходит длительную стажировку в Китайском университете науки и технологий в городе Хэфэй, занимаясь подготовкой диссертации. Чем стажировка отличается от программы мобильности, какова научная тема Ильи и как проходят будни российского аспиранта в Китае, он рассказал в интервью.
До аспирантуры
Я окончил бакалавриат МПГУ ИФТИС по направлению «Фундаментальная физика (на английском языке)», основанному Григорием Наумовичем Гольцманом. Данная программа позволила мне начать заниматься наукой и публиковать первые статьи еще в бакалавриате, что было хорошим стартом для магистратуры. Программа помогла мне освоить профессиональный (технический) английский, что необходимо при прохождении зарубежной стажировки. Затем поступил в магистратуру МИЭМ ВШЭ по направлению «Наноэлектроника и квантовые технологии». Поскольку я учился на едином треке «магистратура — аспирантура», вопрос о выборе аспирантуры даже не стоял. Уже в магистратуре я начал работать со своим научным руководителем Вадимом Викторовичем Ковалюком, тогда же определилась моя научная специальность — «электронная компонентная база микро- и наноэлектроники, квантовых устройств». Образовательная программа — «Электроника, радиотехника и системы связи».
О подготовке диссертации
Решающим в выборе трека после бакалавриата стало наличие в МИЭМ базовой кафедры квантовой оптики и телекоммуникаций компании «Сконтел», которая занимается той научно-исследовательской областью, что мне интересна. Моя тема диссертации — изучение механизмов разрешения числа фотонов в интегрально-оптическом исполнении. То есть я занимаюсь разработкой сверхпроводниковых однофотонных детекторов с разрешением числа фотонов. Значительное влияние на меня как на начинающего ученого оказал Григорий Наумович Гольцман, руководитель кафедры.
Научная задача состоит в изготовлении и исследовании сверхпроводникового однофотонного детектора на волноводе на платформе ниобата лития. Этот материал обладает сильным электрооптическим эффектом, что позволяет изготавливать на его базе быстрые и энергоэффективные модуляторы света, а также источники сжатых состояний света. То есть на основе ниобата лития можно построить полностью интегральный фотонный квантовый компьютер. Такой компьютер состоит из трех основных частей: источник фотонов (сами кубиты), модуляторы для преобразования фотонов (тут реализуются гейты / квантовые операции над кубитами) и детекторы фотонов, которые как раз используются для измерения конечного состояния кубита. Ниобат лития позволяет реализовать все три этих элемента на одном чипе, что дает возможность сделать полностью интегральный квантовый компьютер на одном кристалле с хорошим согласованием и масштабируемостью. Источники фотонов и очень энергоэффективные и быстрые модуляторы на ниобате лития ранее уже были продемонстрированы. Последним элементом, которого не хватает, является тот детектор, которым я и занимаюсь.
Выбор вуза для стажировки
Работа сейчас находится на стадии экспериментальных исследований, для проведения которых необходимо специализированное технологическое оборудование. Структуры имеют большой размер, у них очень сильно меняется размер элементов — от десятков нанометров до десятков микрон, — и для их рисования нужны электронные литографы с хорошим разрешением, большими полями рисования (или хорошей сшивкой полей), коррекцией дозы излучения, а также хорошей точностью совмещения, поскольку нужно нарисовать детектор размером с сотни нанометров на волноводе размером 1–2 микрона.
Мы нашли такое оборудование в Китайском университете науки и технологий (USTC) в городе Хэфэй. Еще одно очень важное обстоятельство: у ЗАО «Сконтел» есть давнее партнерство с этим университетом, где работает научная группа профессора Шау-Е Шу, которая для своих исследований у ЗАО «Сконтел» приобретала многоканальные системы сверхпроводниковых однофотонных детекторов. Профессор Шау-Е Шу с коллегами использует ее для разрешения чисел фотонов источников сжатых состояний, которые они разрабатывают. В этом контексте моя исследовательская задача имеет практическое значение и для работы группы китайских коллег: университет предоставляет нам доступ к технологическому оборудованию, а взамен получает готовые детекторы и возможность научиться их разрабатывать и изготавливать.
После этапа необходимых согласований я отправился в Китай, где сейчас и нахожусь по линии Китайской Академии Наук со стипендиальным сопровождением от академии и USTC.
Китайский университет науки и технологий (University of Science and Technology of China, USTC) — государственный исследовательский университет, расположенный в городе Хэфэй провинции Аньхой. Один из ведущих научно-образовательных центров Китая, входит в число ключевых инновационных центров страны.
Текущий этап стажировки. Следующий этап — в чистой зоне
На данный момент работа пока сводится к электрической и оптической симуляциям детектора, разработке дизайна детектора и редким тестам в технологии. Нам уже удалось изготовить волоконную версию сверхпроводникового детектора с разрешением числа фотонов на предыдущем этапе стажировки, в общей сложности это заняло три месяца. После всех тестов массив детекторов был изготовлен с первой попытки за 1,5 недели, и, как показали измерения в России, большинство из них были рабочими. Этот этап очень поможет нам при будущем изготовлении детектора на волноводе, поскольку мы уже понимаем все нюансы технологических этапов, которые нам предстоит сделать.
Сейчас мы уже занимаемся изготовлением волноводного детектора, пока, правда, на нитриде кремния. Ниобат лития будет последним этапом после проверки работоспособности детектора на нитриде кремния.
Большая часть работы делается за компьютером. Как правило, я работаю из общежития в таких случаях и прихожу в офис, только если необходимо обсудить что-то вживую, для чего WeChat уже не хватает. Поэтому пока у меня относительно свободный график
Но как только начнется этап изготовления волноводных детекторов, все резко изменится. Начнется работа в чистой зоне, опыт в которой я получил на первом этапе стажировки при тестировании волнового детектора. По опыту прошлого года это означает, что рабочий день начинается в 8–9 утра, чтобы забить свободные смены на необходимые нам установки, и дальше мы не ограничены по времени. Бывали дни, когда мы приходили в 8 утра и уходили в 2–3 ночи, но это, конечно, исключения. Обычно это примерно с 9 утра до 9 вечера. Работа может быть в том числе и по выходным, если есть свободные смены на оборудование и у моих китайских коллег есть к нему доступ.
Все это время мы находимся в чистой зоне и занимаемся изготовлением структур или тестами. Это психологически и физически не очень комфортно, поскольку чистая зона — длинный коридор с желтым освещением без окон. Плюс ко всему этому вы одеты в защитный комбинезон, маску, перчатки, так что даже находиться там долгое время, и уж тем более работать, уже своего рода испытание.
Я помню, что во время активной фазы изготовления, когда я вечером или ночью приходил в общежитие, мне хватало сил только чтобы лечь спать. Надеюсь, в этом году будет немного полегче.
Еще про режим. Что дальше
Если сравнивать с режимом мобильности, то главное отличие — отсутствие занятий в их традиционном понимании — в виде лекций, семинаров. Все время посвящается работе по диссертации. Отсюда вытекает относительно свободный график, в моей случае завязанный лишь на расписание чистой зоны, где изготавливаются структуры.
Стажировка должна закончиться в середине августа. В итоге должны получится сверхпроводниковые однофотонные детекторы с разрешением числа фотонов на волноводе на платформе нитрида кремния и платформе ниобата лития. Надеюсь, все так и будет.
Помимо главного
Пока почти все время уходит на работу. Как-то целенаправленно посмотреть достопримечательности, интересные места пока не успел. Формально успел посетить много городов, но это, к сожалению, были пересадки в аэропорту. Мой руководитель в Китае профессор Шау-Е Шу всячески мотивирует меня покататься хотя бы по Хэфэю, но пока на это нет времени, а одному тут перемещаться на дальние расстояния — дальше общежития / универа / ближайшего продуктового магазина — немного страшновато. Я думаю, успею покататься уже перед окончательным отъездом в Россию.
Кухня меня приятно удивила, в Хэфэе прекрасная еда на любой вкус. Я был поражен количеством позиций в столовой университета: чтобы все это попробовать, годовой стажировки не хватит. Разумеется, надо быть аккуратным, чтобы не взять что-то острое, но китайцы, как правило, сразу предупреждают о таких вещах. Из самых очевидных плюсов — всегда большие порции, стоит все дешево, бесплатный рис в неограниченных количествах, так что с едой тут проблем нет. В целом здесь созданы очень комфортные условия для работы.