Мое достижение: опубликовал исследование по квантовой физике в известном научном журнале в 18 лет

В 18 лет мне удалось опубликовать исследование во всемирно известном научном журнале по физике ― Applied Physics Letters. Он считается престижным в научной среде ― там публикуются видные физики из разных стран, в том числе нобелевские лауреаты. Например, там выходили работы Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамуры, которые создали синий светодиод и получили Нобелевскую премию по физике в 2014 году. Журнал входит в самый высокий квартиль, то есть, проще говоря, в число наиболее авторитетных и «весомых» изданий, которые читают и цитируют ученые со всего мира.

Студентам, а тем более вчерашним школьникам, очень сложно попасть в журналы такого уровня. В среднем опубликоваться там под силу уже состоявшемуся ученому или аспиранту ― потому что они обладают достаточным опытом работы с разными экспериментальными установками или теоретическими методами. Но даже им придется проходить сложную систему рецензирования ― и в итоге исследование могут принять в журнал далеко не у всех.

Хочу рассказать, как мне это удалось. Возможно, история вдохновит и других школьников, которые хотят заниматься наукой, но не знают, с чего начать и где себя проявить.

Я начал интересоваться наукой еще в 16 лет ― в старших классах начал углубленно изучать математику, информатику и физику. Мне всегда нравились эти предметы, и уже тогда я понял, что хочу продолжить развиваться именно в техническом направлении.

Но дальше всё определил выбор вуза. Ключевую роль сыграл опыт знакомых ― они учились в ИТМО и рассказали мне, что здесь сильный физический факультет, студенты с первых курсов погружаются в науку. Поэтому я решил поступать в вуз в Петербурге ― хотя сам учился в Москве.

Дальше стал думать, а как это сделать. К тому моменту я уже стал призером нескольких профильных соревнований. Например, показал результат на московской олимпиаде школьников и интернет-олимпиаде школьников по физике, которая проводится ИТМО и СПбГУ. Победители и призеры этих олимпиад получают право поступать без вступительных испытаний в российские университеты.

Я мог бы воспользоваться этой возможностью и поступить по олимпиадам, но оказалось, есть другой, более интересный вариант — летняя практика на физическом факультете ИТМО. Я давно хотел попробовать науку своими руками и сделать что-то самому. Когда решаешь олимпиадные задачи, всегда знаешь, что ищешь и к каким результатам придешь. В науке всё наоборот — что получишь, заранее неизвестно. Но зато даже отрицательный результат ― тоже результат.

В итоге я записался на практику и две недели провел в ИТМО ― работал над реальным проектом под кураторством взрослого ученого ― аспиранта физического факультета Ильи Волкова. Тему можно было выбрать самому, и я остановился на изучении квантовых состояний. Я никогда раньше не погружался в эту область, она казалась интересной и немного непривычной. В итоге мне пришлось изучать новые понятия и формулы, учиться правильно ставить задачи и самостоятельно их решать. Это помогло защитить проект и получить рекомендацию пройти уже годовую практику.

Я воспользовался этой возможностью и проходил годовую практику параллельно с обучением в 11 классе. Там вместе с одиннадцатиклассником из Петербурга Стасом Мицаем мы придумали, как оптимизировать долгоживущие квантовые состояния. Такие состояния используются для обработки, стабильной записи и надежного хранения информации в квантовых компьютерах.

Наверняка многие знают, что в отличие от обычных компьютеров, квантовые устройства используют не биты с двумя состояниями (0 и 1), а кубиты, представляющие собой суперпозицию 0 и 1. Такая особенность квантовых компьютеров позволяет решать некоторые важные задачи эффективнее классических компьютеров. Например, шифрование и дешифрование данных, транспортные и логистические задачи, поиск новых химических соединений в фармакологии.

Но проблема в том, что кубит неустойчив и может спонтанно излучиться в окружающее пространство. В итоге единица квантовой информации исчезнет, не успев совершить необходимые вычисления. Чтобы продлить время жизни квантового состояние, мы со Стасом под руководством ученых с физического факультета ИТМО написали специальную программу. С помощью эволюционного алгоритма она предсказывает оптимальное расположение атомов, при котором реализуется максимально долгоживущие квантовые состояния. Разработка может помочь собирать кубиты для квантовых компьютеров на основе атомов, которые будут обрабатывать и хранить квантовую информацию.

Именно это решение и вошло в основу статьи, которую мы в соавторстве со Стасом и коллективом физического факультета опубликовали в Applied Physics Letters. С нашей разработкой я отличился на нескольких конференциях — победил в конкурсе школьных докладов на Конгрессе молодых ученых ИТМО и взял диплом первой степени на международной научной конференции школьников «Сахаровские чтения» в секции «Физика».

Успешное прохождение годовой практики помогло мне окончательно определиться с университетом, а благодаря победам в олимпиадах я смог в него поступить. Сейчас я уже заканчиваю первый курс. То есть, получается, всё вышло так, как я и хотел.

Но публикация статьи дает и другие бонусы. Это не просто пополнение в портфолио, но и шанс выиграть повышенную стипендию ― например, если вы студент из Петербурга, с такими достижениями можно податься на повышенную государственную академическую стипендию (ПГАС) своего университета (в зависимости от набранных баллов и места в рейтинге студенты ИТМО могут получать до 27 000 рублей в месяц) и стипендию Комитета по науке и высшей школе Правительства Санкт-Петербурга — она прибавляет еще 5 000 рублей в месяц.

Мне всегда очень нравилась физика, и я, сколько себя помню, планировал связать с ней жизнь. Но что самое главное ― годовая практика помогла мне понять, что я хочу уйти с головой именно в науку. Чтобы стать успешным ученым, мне нужно будет много публиковаться в том числе в топовых научных журналах. И чем раньше я начну это делать, тем лучше. Публикация во всемирно известном и престижном журнале еще в школе — очень хороший старт для меня как молодого ученого. Это отличная строчка в резюме, которая поможет при устройстве в хорошую научную группу. В будущем я хочу работать в сфере квантовой физики.