Аспирант Сколтеха получил стипендию Эйнштейна в Берлине

tim_2585-2

Аспирант Лаборатории квантовой обработки информации Сколтеха Мауро Моралес. Фото: Тимур Сабиров.

 

Мауро Моралес – один из лучших физиков-теоретиков среди чилийских молодых ученых, ставший победителем национальной олимпиады Чили по физике и получивший стипендию на обучение по программе магистратуры в Лос-Аламосской национальной лаборатории (шт. Нью-Мексико, США). В аспирантуру Сколтеха Мауро поступил в 2017 году. Над своей диссертацией на соискание степени PhD он работает в Лаборатории квантовой обработки информации Сколтеха. Некоторые результаты исследований Моралеса уже опубликованы в ведущих научных журналах, а недавно он успешно завершил трехмесячную стажировку по программе Эйнштейновского тематического семинара (TES) в Берлинском центре математических исследований (MATH+).

Эйнштейновский тематический семинар – это престижная междисциплинарная программа, для участия в которой отбирают лучших студентов со всего мира. Основная цель программы – способствовать установлению связей между различными математическими дисциплинами и внедрению результатов математических исследований в других областях науки.

Мауро не только был отобран для участия в программе TES, но и успешно ее освоил, что является подтверждением блестящих научных способностей Мауро и лишний раз доказывает, что в Сколтехе учатся только лучшие студенты и аспиранты со всего мира. За те три месяца, что Мауро работал в Берлине по программе TES, он успел освоить научные направления, с которыми до этого был знаком весьма поверхностно. Главным предметом его исследований в рамках программы стала квантовая криптография – новое направление, которое, по мнению Мауро, значительно отличается от квантовых вычислений (основного направления его работы в настоящее время):

 «Главное в квантовых вычислениях – это научиться правильно оперировать имеющейся информацией для решения поставленной задачи, т.е. сделать так, чтобы сама информация была предельно понятной. С криптографией все наоборот – здесь доступ к информации должен быть надежно закрыт для лиц, которым она не предназначена», – отметил Моралес.

В течение первого месяца работы по программе TES Мауро прослушал учебный курс, целью которого было подготовить участников к международной конференции по сетевым играм, тропической геометрии и квантовым коммуникациям, которая проходила в течение второго месяца программы. В конце третьего месяца все участники программы должны были сделать презентации своих научных проектов. Мауро подготовил проект под названием «Разделение секретной информацией между квантовыми состояниями в сети связи».

Мауро Моралес поделился с нами своими впечатлениями о недавней стажировке.

 

Расскажите в нескольких словах о стипендии Эйнштейна.

- В Берлине существует междисциплинарный проект MATH+, цель которого – объединить усилия специалистов в области математики и физики, представляющих разные университеты мира. Для участия в проекте отбираются исследователи, специализирующиеся в  одной из трех областей – тропическая геометрия, сетевые игры и квантовые коммуникации. Одним из мероприятий в рамках проекта MATH+ является Эйнштейновский тематический семинар, для участия в котором отбираются студенты с достаточно высоким уровнем научной подготовки. В рамках семинара участники проводят исследования по наиболее перспективным и актуальным на сегодняшний день направлениям.

Квантовые коммуникации – это защищенный вид связи, основанный на использовании принципов квантовой механики. На первый взгляд, между квантовыми коммуникациями и двумя другими областями нет никакой связи, но на самом деле, связь существует, и главная идея семинара заключается в том, чтобы найти точки пересечения между тремя областями и разработать соответствующие междисциплинарные исследовательские проекты.

В течение первого месяца программы мы прошли ускоренный курс обучения, где познакомились с основами квантовых коммуникаций, тропической геометрии и сетевых игр. Обучение было построено по междисциплинарному принципу. Все участники разбились на группы, каждой из которых было предложено решить новую, неисследованную задачу. Прослушав этот курс, я открыл для себя много нового в области квантовых коммуникаций, о которых раньше имел лишь общее представление.

В течение второго месяца была организована большая конференция по трем темам, о которых я упоминал. На конференции с докладами выступили ведущие специалисты в этих областях. И здесь как нельзя кстати оказались те знания, которые мы получили за первый месяц обучения: мы уже со знанием дела воспринимали выступления докладчиков. Участие в конференции оказалось ценным еще и потому, что у нас была возможность лично пообщаться с многими коллегами – исследователями. После завершения конференции мы приступили к работе над проектом «Разделение секретной информации между квантовыми состояниями в сети связи», который и представили в конце третьего месяца работы.

Тема моего проекта ‒ квантовая криптография. Целью использования квантовой криптографии в системах связи является повышение степени защиты передаваемой информации. В квантовой сети связь осуществляется по законам квантовой механики, а это обеспечивает такой уровень защиты информации, который невозможно реализовать в традиционных сетях, что лишает их возможности противостоять постоянным хакерским атакам.

 

Каким образом в сетях с квантовой криптографией обеспечивается такой высокий уровень защиты информации?

‒ В традиционных системах связи единицей измерения количества информации является бит, который может принимать два значения ‒ 0 или 1; соответственно любой фрагмент информации состоит из нулей и единиц. Например, если вы хотите отправить кому-то файл со своего компьютера, традиционные сети связи не смогут гарантировать вам надежную защиту информации. Злоумышленнику не составит никакого труда взломать файл, расшифровав все нули и единицы. Кроме того, при отправке информации традиционным способом ваш файл, будь то видеофайл или файл любого другого типа, могут перехватить злоумышленники, и вы об этом даже не узнаете.

Современные технологии позволяют вместо обычного кабеля использовать специальное оптоволокно, по которому можно передавать фотоны. Этот способ передачи информации посредством фотонов основан на законах квантовой механики. Предположим, вы отправили сообщение по такому каналу, и ваш адресат его получил. Если при передаче произошла попытка перехвата информации, вы сразу об этом узнаете. В этом случае вы можете разорвать связь и повторить попытку позже, убедившись в безопасности соединения. Это лишь одна из множества причин, объясняющих высокий уровень защищенности информации в квантовых коммуникациях. Кстати, именно по этой причине во многих странах уже начато строительство квантовых сетей.

Как участники TES приняли презентацию вашего проекта?

‒ Я начал работу над проектом вместе с очень опытным специалистом в этой области, постдоком Натаном Уоком, с которым я оказался в одной группе. Вообще основным направлением моей научной деятельности являются квантовые вычисления, но, поработав в Уоком, я узнал много нового о криптографии. Мы вместе работали над созданием так называемого «протокола разделения секретной квантовой информации».

Мою презентацию приняли положительно. Я представлял ее специалистам не только в области квантовой механики, но и в других областях, поэтому старался, во-первых, сделать ее понятной для всех, а, во-вторых, интересной для тех, кто не очень хорошо разбирается в квантовой криптографии. Мы с Натаном продолжаем работу над этим проектом.  В ближайшее время мы планируем его завершить и опубликовать полученные результаты.

 

Мауро уже вернулся в Москву и продолжает работу в Лаборатории квантовой обработки информации Сколтеха. Его группа планирует направить Натану Уоку приглашение выступить с докладом в Сколтехе. Сейчас Мауро продолжает трудиться над своей диссертацией и заканчивает большую научную статью в соавторстве со своим научным руководителем, профессором Джейкобом Биамонте и профессором Института Вигнера в Будапеште (Венгрия) Золтаном Зимборашем. Мауро также планирует продолжить сотрудничество и провести ряд совместных исследований с участием профессора Зимбораша.  

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK