Версия для печати
Вернуться к списку

Немеркнущий свет памяти Героев – к столетию со дня рождения ученого-ветерана Великой Отечественной войны, академика Академии наук СССР, президента Академии наук Белорусской ССР Николая Александровича Борисевича: инвестиции в инновационные разработки в сфере квантовой электроники и квантовых технологий, квантовых коммуникаций и квантовых компьютеров

В сентябре 2023 года научная общественность России и стран ближнего и дальнего зарубежья отметит столетие ученого-ветерана Великой Отечественной войны, советского и белорусского физика, государственного и общественного деятеля, академика Академии наук (АН) СССР, академика АН Белорусской ССР (БССР), президента АН БССР (1969-1987), почетного президента АН БССР (1992-2015), доктора физико-математических наук (1965), профессора (1967), Героя Социалистического Труда (1978), Заслуженного деятеля науки Республики Беларусь (1994) Николая Александровича Борисевича (21.09.1923-25.10.2015). Разработки Великого Ученого сформировали мощную научную школу, в т.ч., в сфере квантовой электроники и квантовых технологий, позитивно повлияли на развитие квантовых коммуникаций и квантовых компьютеров – наиболее перспективных инновационных трендов, обеспечивающих стратегические лидерство на мировом high-tech рынке.

Николай Александрович родился в крестьянской семье в поселке Лучной Мост Игуменского уезда (ныне – Березинский район Минской области) 21 сентября 1923 года. В 17 лет с начала фашистской оккупации Белоруссии в 1941 году ушел в белорусский партизанский отряд, после служил в артиллерийских частях – окончание Великой Отечественной войны встретил в Берлине. После возвращения домой в 1945 году поступил в Белорусский государственный университет (БГУ) и окончил его 1950 году, поступив в аспирантуру, которую окончил в 1953 году, успешно защитив в 1954 году диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Годом позже молодого и перспективного ученого (всего-то 32 года!) Н.А.Борисевича назначают в только основанный (в 1955 году) Институт физики имени Б.И.Степанова АН БССР на должность заместителя директора по научной работе. После защиты диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук (1965), получения звания профессора (1967) и последовательного избрания членом-корреспондентом АН БССР (1966) и академиком АН БССР (1969) Николай Александрович с января по май 1969 года – вице-президент АН БССР. Почти восемнадцать лет, с 14.05.1969 по 04.03.1987 академик АН БССР Н.А.Борисович – президент АН БССР и главный редактор журнала «Доклады Академии наук БССР» (с 1969 года по 1989 год – депутат Совета Национальностей Верховного Совета СССР от БССР), в 1972 году он также был избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1981 году – академиком АН СССР! С 1957 года по 2015 год Николай Александрович был заведующим лабораторией физики ИК–лучей и параллельно читал лекции в БГУ, а с 1987 года по 2015 год возглавлял Лабораторию фотоники молекул ФИАН. Академик АН БССР Н.А.Борисевич был избран почетным президентом Национальной академии наук (НАН) Беларуси в 1992 году и главным редактором Журнала прикладной спектроскопии – в 1994 году. За десятилетия активной научной деятельности Николая Александровича под его руководством было защищено 40 диссертаций на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук и 11 диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук, из них двое были избраны академиками НАН Беларуси. Среди наиболее известных докторов и профессоров – учеников Н.А.Борисевича следует особо отметить А.П.Войтовича, В.В.Грузинского и В.А.Толкачева.

Научное наследие Николая Александровича неисчерпаемо: он занимался вопросами люминесценции и молекулярной спектроскопии, ИК-техники и квантовой электроники. Например, академик Н.А.Борисевич экспериментально изучил и детально разработал теорию люминесценции многоатомных молекул в газовой фазе, создал статистическую теорию фотофизических процессов в сложных молекулах с учетом внутри- и межмолекулярных взаимодействий, существенно повысил возможности спектроскопических методов благодаря введенным им параметрам молекул и разработке методов их измерения, открыл уникальный научный «эффект стабилизации-лабилизации электронно-возбужденных молекул посторонними газами», зарегистрированный под № 186 в Государственном реестре открытий СССР как научное открытие с приоритетом от 1955 года в формулировке «Установлено неизвестное ранее явление стабилизации-лабилизации электронно-возбужденных, многоатомных молекул, заключающееся в том, что в результате обмена электронно-возбужденных многоатомных молекул колебательной энергией с другими молекулами происходит изменение безизлучательной дезактивации электронно-возбужденных молекул, приводящее в усилению флюоресценции при возбуждении молекул квантами частоты, большей частоты инверсии, или к ослаблению флюоресценции при возбуждении молекул квантами частоты, меньшей силой инверсии». Николай Александрович установил эффект замедленной флуоресценции при термическом возбуждении, создал новые оптические методы измерения температуры молекул, вычислил уникальное соотношение между спектральными параметрами сложных молекул. За создание нового научного направления «спектроскопия свободных сложных молекул» ученым Н.А.Борисевичу, В.В.Грузинскому, Б.С.Непорету и В.А.Толкачеву в 1980 году была присуждена Ленинская премия. Проведенные Николаем Александровичем изучения молекул в парах и сверхзвуковой среде при температуре всего в несколько кельвинов подтвердили гипотезу о существовании поляризованной люминесценции сложных молекул, что позволило создать ряд инновационных поляризационных аналитических методов. Например, экспериментально было установлено (и теоретически обосновано), что возбуждение молекул может осуществляться как оптическим способом (импульсный и стационарный режимы), так и электронными пучками (в частности, с выделенным направлением распространения): в 1998 году за разработки в этой сфере А.П.Блохин, Н.А.Борисевич, В.А.Поведайло и В.А.Толкачев были удостоены Государственной премии Республики Беларусь.

Работы Николая Александровича и его учеников также затрагивали проблематику исследования быстропротекающих процессов на фемто- и пикосекундном уровнях (фотофизика и фотохимия сложных молекул), что обеспечило рост объемов публикаций в сфере структурных изменений многоатомных молекул, в частности, биологически важных и свободных радикалов, и способствовало разработке методов анализа их строения. Его работы способствовали решению проблемы спектральной фильтрации ИК-излучения, созданию новых дисперсионных фильтров для диапазона волн от 4 до 100 мкм и их внедрению в промышленное производство: за эти инновационные разработки ученым Н.А.Борисевичу и В.Г.Верещагину в 1973 году была присуждена престижная Государственная премия СССР!

Николай Александрович также проводил инновационные работы в физической сфере, отметив возможность генерации растворами сложных органических молекул (еще до ее фактической реализации его учениками), указав на методы перестроек частот излучений таких систем. Лаборатория ученого-ветерана Н.А.Борисевича обеспечила реализацию уникальных исследований по генерации света с помощью паров сложных молекул, что способствовало созданию нового типа лазера с перестраиваемой частотой, управляемого с помощью ранее описанного и зарегистрированного под № 186 в Государственном реестре открытий СССР как научное открытие с приоритетом от 1955 года эффекта стабилизации-лабилизации электронно-возбужденных молекул. Уникальная разработка позволила получить пико- и наносекундные импульсы излучения, применяемые для исследования свойств сложных молекул и их взаимодействия с окружением, также были проведены длительные успешные исследования по разработкам, в т.ч., в сфере внутрирезонаторной спектроскопии многоатомных молекул.

Ученый-ветеран Великой Отечественной войны, академик АН СССР, АН БССР и Российской академии наук (РАН, 1991 год), член Совета ветеранов АН СССР и Совета ветеранов РАН Н.А.Борисевич награжден двумя Орденами Красной Звезды (1944 и 1945 годы), Орденом Отечественной войны I степени (1945 год), Орденом Трудового Красного Знамени (1967 год), четырьмя (!!!!) Орденами Ленина (1971, 1975, 1978 и 1983 годы), Орденом Октябрьской Революции (1973 год), Медалью Николая Коперника Польской АН (1973 год), Государственной премией СССР (1973 год), почетным званием иностранного члена Чехословацкой АН (1977 год), званием Героя Социалистического Труда (1978 год), званием Лауреата Ленинской премии (1980 год) и иностранного члена Словенской академии наук и искусств (1981 год), Золотой медалью «За заслуги перед наукой и человечеством» Чехословацкой АН (1983 год), Золотой медалью Словацкой АН «За исключительные заслуги перед наукой» (1983 год). Также Николай Александрович удостоен званий: «почетный доктор естественных наук Йенского университета имени Фридриха Шиллера» (1983 год), «действительный член (академик) Европейской академии наук, искусств и словесности» (1991 год), «заслуженный деятель науки Республики Беларусь» (13.04.1994) «за большой вклад в развитие белорусской науки, подготовку научных кадров», «лауреат Государственной премии Республики Беларусь» (1998 год), «лауреат премии НАН Беларуси и Сибирского отделения РАН имени академика В.А.Коптюга» (2001 год). Академик Н.А.Борисевич также награжден Орденом Отечественной войны II степени (1985 год), Орденом Дружбы (04.03.2000) «за большой вклад в развитие науки, укрепление дружественных отношений и сотрудничества между государствами», Орденом Франциска Скорины (23.09.2023, двадцать лет назад!) «за активную научно-организационную и общественную деятельность».

Научные школы Николая Александровича и его коллег быстро разрастаются, охватывая смежные сферы, в т.ч., связанные с квантовыми технологиями, квантовыми вычислениями, квантовыми коммуникациями и квантовыми компьютерами. Ученики этих школ успешно реализуют инновационные и инвестиционные проекты, принимая участие во всероссийских и международных конференциях по квантовой тематике. Например, в докладе первого заместителя генерального директора ОАО «МАЦ» К.В.Хатковского рассматривались различные кадровые аспекты развития высокотехнологичного направления «Квантовые коммуникации». Константин Викторович отметил, что в соответствии с планом проведения мероприятий третьего и четвертого этапов научных исследований, в 2021 году был проведен анализ текущей потребности кадровой обеспеченности, а в 2022 году – прогнозирование кадровых потребностей, в соответствии с которым разработаны анкеты для всех исследуемых типов организаций, совместно с экспертным сообществом разработан информационный лист с краткими характеристиками и мимнимально-необходимыми данными о технологии квантовых коммуникаций для рассылки вместе с анкетами в адрес потенциальных потребителей и эксплуатантов. В результате были получены 102 анкеты от предприятий и организаций, работающих в сфере квантовых коммуникаций или являющихся потенциальными пользователями таких технологий, проведено более двух десятков интервью с представителями предприятий и организаций, работающих в сфере квантовых коммуникаций, подготовлены аналитические отчеты по тематике учета и анализа основных потребностей в кадровом обеспечении высокотехнологичной отрасли «Квантовые коммуникации» на период до 2030 года. В 2023 году проводится уточнение и позиционирование результатов проведенного исследования с актуализацией и разработкой сопроводительных процедур. Следует отметить, что в исследовании были затронуты все ключевые группы – научные организации, разработчики решений, операторы связи, коммерческие потребители, вузы (высшее образование) и колледжи (среднее профессиональное образование), органы законодательной и исполнительной власти (включая государственные военизированные организации, иные органы государственной власти), системные интеграторы, производители и испытательные лаборатории. Среди наиболее вероятных моделей использования следует отметить, в т.ч., сервисную модель, в которой от 45% до 50% занимает дополнительное профессиональное образование, кратко- и среднесрочные курсы повышения квалификации и корпоративное обучение, от 10% до 20% - магистратура и выше, от 20% до 35% - бакалавриат и специальное профессиональное обучение. Полный цикл, в частности, применяемый, согласно открытым данным, в Министерстве обороны РФ и ФСБ, в т.ч., включает подготовку в ведомственных учебных заведениях, наличие собственной инфраструктуры, эксплуатацию внутри организации, участие в разработке и особые (специальные и дополнительные) требования к оборудованию. Требования к ключевым компетенциям специалистов в сфере квантовых коммуникаций для эксплуатантов и участников рынка предполагают профильное высшее образование или ученую степень для консультантов (специалистов центра компетенций) и системных администраторов, руководителей проекта и разработчиков-архитекторов решений, исследователей–теоретиков и опытных экспериментаторов; базовое высшее образование и дополнительное профобразование – для специалистов отдела продаж, инженеров-технологов, специалистов в сфере развития маркетинга и информационной безопасности; и обучение без отрыва от производства – для техперсонала, конечных пользователей, лаборантов, программистов и специалистов в иных смежных отраслях.

Взаимодействие технологии квантовых коммуникаций со смежными технологическими отраслями предполагает, прежде всего, утверждение направлений подготовки специалистов, актуальных для всех направлений квантовых технологий. Например, по направлениям квантовых технологий «квантовые сенсоры», «квантовые коммуникации» и «квантовые вычисления» крайне необходимы направления подготовки специалистов по дисциплинам «математика», «механика и математическое моделирование», «прикладная математика», «прикладная физика», «физика», «конструирование и технологии электронных средств», «электроника и наноэлектроника», «фотоника и оптоэлектроника», «материаловедение и технологии материалов», «нанотехнологии и микросистемная техника», «наноинженерия», «наноматериалы», «фундаментальная физика», «стандартизация и метрология», «информатика», «радиофизика», «радиотехника», «химия, физика и механика материалов», «радиоэлектронные системы и комплексы», «приборостроение». Вместе с тем, для отдельных направлений квантовых технологий актуален дополнительный ряд подготовки специалистов. Например, для квантовых сенсоров и квантовых коммуникаций важны не только «прикладная математика», «информационные системы и технологии», но и «программная инженерия», и «лазерная физика и лазерные технологии», а также «техническая физика». Но для квантовых коммуникаций и квантовых вычислений не менее важны направления «информационная безопасность телекоммуникационных систем», «информационная безопасность автоматизированных систем», «математика и компьютерные науки», «фундаментальная информатика и информационные технологии». Соответственно, с высшим образованием и ученой степенью персонал крайне редко уходит в сектора потребителей, интеграторов и операторов связи, но зато гораздо чаще перемещается в высокооплачиваемый сектор разработки и производства! В интеграцию и «операторскую среду связи» чаще идет персонал со средним образованием, реже – в разработку и производство, и гораздо реже – в потребители. Прошедшие программу дополнительного профессионального образования в подавляющем большинстве идут в интеграцию и среду операторов связи, на втором месте – потребительский сектор, и на почетном третьем – разработка и производство!! Таковы реалии рынка!!!

Согласно анонсированному прогнозу кадровой потребности высокотехнологичной области «Квантовые коммуникации» до 2023 года, по любому (базовому или оптимистичному) сценарию для высшего образования и специального профессионального образования по магистральной связи, атмосферным каналам связи и спутниковой связи намечается существенный рост! Вместе с тем, среди проблем кадрового обеспечения в сфере квантовых коммуникаций важно отметить, что развитие высокотехнологичной отрасли приведет в изменению пропорций между уровнями подготовки востребованных специалистов в сторону более низкой квалификации, отсутствию сформированного рынка с новизной технологии (болезни роста) при высоком уровне зарплатных ожиданий и нехватке на рынке свободных специалистов высшего уровня квалификации, имеющих опыт работы в квантовых коммуникациях, что обуславливает перегруженность отраслевыми инвестиционными и инновационными проектами специалистов, занятых в исследованиях и разработках. Кроме того, нарастает дефицит специалистов, работающих на стыке технических и гуманитарных специальностей, имеющих опыт работы в сфере квантовых коммуникаций (руководители инновационных и инвестиционных проектов, маркетологи, специалисты по развитию бизнеса и т.д.). Наконец, отсутствуют профессиональные стандарты и федеральные государственные образовательные стандарты, что приводит к существенной суженности и фрагментированности учебных программ!

Согласно дополнительным справочным аналитическим материалам, представленным рядом представителей научных школ, развитие рынка квантовых коммуникаций предполагает детальное исследование преимуществ технологии КРК для сетей передачи данных. Важно отметить три ключевых преимущества технологии, и первым является именно качество ключа, для генерации которого применяется истинно-случайная квантовая энтропия, причем обеспечивается оперативно-регуляторная замена ключа с достижением в перспективе функционала одноразового блокнота. Вторым ключевым преимуществом технологии является защита от атаки квантового компьютера. Поскольку потенциальные противники и конкуренты могут регулярно собирать данные для их дальнейшей расшифровки, при применении квантового компьютера возможен взлом существующих асиметричных алгоритмов (цифровой подписи и аутентификации» RAS и Диффи-Хеллмана, но применение КРК обеспечивает передачу (распределение) ключа без риска перехвата и расшифровки. Наконец, третьим ключевым преимуществом технологии является устранение риска человеческого фактора, поскольку КРК обеспечивает снижение рисков, связанных с человеческим факторов за счет автоматического регулярного распределения ключей. Т.о., технология КРК может быть использована для создания корпоративного VPN, при этом ключи автоматически вырабатываются и загружаются в средства контроля защиты информации (СКЗИ) только без доступа оператора!

В 2022 году объем рынка квантовых коммуникаций составил, по оценкам BBC Research – Global Market for Quantum Cryptography и анализу НИР «Иннопрактика» (без учета рынка образовательных программ), свыше 370 млн.долл.США, причем преимущественно благодаря успешной реализации ключевых инфраструктурных инновационных и инвестиционных проектов! Для сегмента «устройства и инфраструктура» (рост с 207 млн.долл.США в 2021 году до 240 млн.долл.США в 2022 году – 16%) среди продуктов и сервисов приоритетными являются устройства КРК для магистральных сетей, устройства КРК уровня предприятия, квантовые системы для обеспечения качества ключей, среди драйверов роста можно отметить существенное снижение стоимости оборудования, государственное и частное финансирование для создания инфраструктуры, разработку протоколов, стандартов, лицензирование и сертификацию оборудования. Аналогично, для сегмента «сервисы и услуги» (рост с 103 млн.долл.США в 2021 году до 138 млн.долл.США в 2022 году – 34%) среди продуктов и сервисов в приоритете – защищенный КРК-канал передачи данных, пилотные услуги квантового распределения ключа и квантового VPN, защищенные КРК для хранилища цифровых активов, а в драйверах роста – формулирование и продвижение угрозы Q-DAY (2030) и рост запросов в обществе на повышение уровня безопасности сетей передачи данных. В России объем рынка квантовых коммуникаций в 2022 году составил, по оценкам экспертов, почти 2,5 млрд.руб. также благодаря успешной реализации приоритетных инновационных и инвестиционных проектов по развитию инфраструктуры: в сегменте «устройства и инфраструктура», где продуктами и сервисами являются доверенные квантовые узлы, магистральные устройства КРК, устройства КРК уровня предприятия и устройства КРК для защиты корпоративных коммуникаций, рост от 260 млн.руб. в 2021 году до 2,456 млрд.руб. в 2022 году превысил 900%! Аналогично, в том же сегменте «сервисы и услуги» в качестве продуктов и сервисов рассматривается консалтинг, начальное обучение, защищенный канал КРК для обмена критической информацией: рост с 10 млн.руб. в 2021 году до 75 млн.руб. в 2022 году составил 750%! Ключевыми тенденциями развития рынка квантовых коммуникаций на ближайшие годы является не только подготовка компаний к внедрению квантовых коммуникаций и рост рынка преимущественно за счет расходов на создание квантовой инфраструктуры, но и переход от тестовых проектов к созданию Национальной квантовой инфраструктуры с активным привлечением потенциальных заказчиков к увеличению объемов рынка услуг, а также предоставление государству роли неоспоримого лидера в развертывании и финансировании квантовой инфраструктуры.

Выводы и рекомендации:

Празднование научным сообществом России и стран ближнего и дальнего зарубежья столетия со дня рождения ученого-ветерана Великой Отечественной войны, советского и белорусского физика, государственного и общественного деятеля, академика АН СССР и АН БССР, президента АН БССР (1969-1987), почетного президента АН БССР (1987-2015), доктора физико-математических наук (1965), профессора (1967), Героя Социалистического Труда (1978), Заслуженного деятеля Республики Беларусь (1994), члена Совета ветеранов АН СССР и Совета ветеранов РАН Николая Александровича Борисевича (21.09.1923-25.10.2015) – прекрасный пример долгосрочной научно-образовательной, промышленно-технологической и финансово-экономической кооперации российских и зарубежных ученых. Начиная с 2024 года целесообразно проведение ежегодных научных Российско-Белорусских Академических Чтений, посвященных памяти академика АН СССР и АН БССР Н.А.Борисевича, в Москве и Минске параллельно.

Для повышения уровня научно-образовательной, промышленно-технологической и финансово-экономической кооперации России и стран ближнего и дальнего зарубежья в условиях экономических ограничений необходимо устранение правовых пробелов и внутренних и внешних противоречий в текстах нормативно-правовых документов, в частности, затрагивающих различные аспекты сотрудничества по СКЗИ для российских и иностранных ученых. Например, желательно снятие ограничений на возраст молодых ученых в России, что позволит в условиях отъезда части молодых специалистов за рубеж компенсировать их нехватку в ряде приоритетных отраслей экономики! Кроме того, важно усилить кадровый состав учеными средней возрастной группы в тех отраслях промышленности, которые производят продукцию по государственному оборонному заказу, что предполагает не только обязательное повышение формы допуска к сведениям, составляющим государственную тайну, но и увеличение соответствующих выплат.