Вперше в історії польська дослідницька група працюватиме на найбільшому європейському суперкомп’ютері «Piz Daint». Метою розрахунків, які планується провести за його допомогою, є розкриття таємниць надплинності і надпровідності у певних магічних, хотілось би сказати, матеріалах. Чи до наших дверей стукає революційне відкриття?
Гостем нашої передачі є доктор інженер Ґабріель Влязловський з Фізичного факультету Варшавської політехніки, який керує цим проектом та детальніше про нього розповість.
- Отже, найпотужніший європейський суперкомп’ютер знаходиться в Швейцарії. Він має понад 200 тисяч процесорів і майже півмільйона гігабайтів оперативної пам’яті. Власне кажучи, що ці дані для нас, звичайних користувачів персональних комп’ютерів, значать?
- Якщо це перекласти на кількість домашніх комп’ютерів, то такий суперкомп’ютер був би рівнозначний близько 50 тисячам лаптопів. Натомість, пам’ять, про яку ви говорили, це близько 100 тисяч DVD-дисків. Отже, стільки даних може поміститися в пам’яті такого комп’ютера.
- Це дуже багато, як на європейські умови. Але я так розумію, що це не найбільший суперкомп’ютер світу?
- Він входить до першої десятки найбільших комп’ютерів світу. Лідирують тут Китай і Сполучені Штати. Однак, всі комп’ютери з першої десятки мають схожі показники продуктивності, тож різниці між ними невеликі.
- Розрахунки з використанням цього суперкомп’ютера мають слугувати відкриттю таємниць надплинності і надпровідності. Що це за явища?
- Це дуже схожі між собою явища. Частинки можуть рухатися не зазнаючи жодного опору, сили тертя, якщо вони мають електричний заряд. Як, наприклад, електрони в провіднику. У цьому випадку ми говоримо про надпровідність.
- Тобто, коли провідник, яким іде струм, не виділяє тепла тощо?
- Так. А якщо такі частинки не мають заряду, наприклад, атоми, що електрично нейтральні, тоді ми говоримо про надплинність. Тобто, це така рідина, що може плинути без жодної в’язкості, а отже, без жодних втрат.
- Матеріали, у зв’язку з котрими спостерігаються такі явища, часто називають магічними матеріалами. Що у них незвичайного?
- Це такі матеріали, котрі набувають дуже унікальних фізичних властивостей, цілковито інакших, ніж ті, що ми знаємо зі щоденного життя. Зокрема, це те, що в таких випадках рух частинок може відбуватися безкінечно, адже там не існує жодного опору.
- Тобто, це такий собі вічний двигун? Ми пускаємо щось в рух і воно ніколи не зупиняється?
- Саме так. Ми пускаємо це в рух і воно не зупиняється. Хоча, це не вічний двигун, бо вічний двигун ще повинен виконувати для нас працю. Тут такий рух може тривати безкінечно, проте, за допомогою таких надпровідних проводів ми би могли, скажімо, пересилати електроенергію з однієї точки до другої.
- А як можна використати надплинність?
- Найвідомішою надплинною речовиною є гелій III, що за дуже низьких температур стає, власне, надплинним. Іншими надплинними сполуками є газові хмари. Тобто, якщо, наприклад, ми візьмемо газ і охолодимо його до дуже низької температури, він відразу стане надплинним і в ньому почнуть проявлятися квантові ефекти. Отже, вважається, що такі явища можна використати для створення квантових комп’ютерів.
- Надплинний гелій також має дуже низьку температуру?
- Так. Обидва ці явища є дуже розповсюдженими в природі, але вони відбуваються за надзвичайно низьких температур, тобто такі сполуки треба охолоджувати до дуже низьких температур. Все залежить від сполуки. У деяких випадках справді йдеться про температури, близькі до абсолютного нуля. Однак, є й такі сполуки, в котрих надпровідність проявляється вже за вищих температур – це високотемпературна надпровідність. І з практичної точки зору ці випадки найцікавіші. Йдеться, скажімо, про -200oС.
- Це теж справляє враження. А от якби йшлося про -10oС, скажімо?...
- Так, але такі температури є, власне, метою науки. Це одна з мотивацій, через котрі ми займаємося такими сполуками, чому ми хочемо їх ретельно досліджувати та пізнати їхню природу, з’ясувати рівняння, що криються за їхнім описом, та, наприклад, відповісти на питання, чи ми в змозі мати надпровідні системи за температури -10oС – -20oС? На даний момент, ми не можемо на це питання відповісти, але це й є однією з цілей нашого дослідження.
- А отже, чим займається ваша дослідницька група?
- Наша група шукає уніфікованих рівнянь, котрі б описували широкий клас надплинних і одночасно надпровідних систем. Обидва ці слова ми вживаємо як рівнозначні. Єдина різниця є в тому, чи ми говоримо про заряджені частинки, чи ні. Ми віримо, що така цілісна теорія, за допомогою котрої всі ці системи можна описати, існує. Загалом. Хоч зараз ми працюємо з системами для дуже низьких температур, тобто близько абсолютного нуля. Отже, ми віримо, що така теорія існує, і якби нам вдалося її отримати, дізнатися про спосіб дуже точного моделювання таких систем, передбачення їхніх властивостей, тоді б ми почали думати про те, чи ми будемо спроможні проектувати за допомогою комп’ютера системи вже під конкретні технічні цілі.
- Отже, як практично виглядатиме ваша праця на суперкомп’ютері «Piz Daint»? Ви вводитимете якісь дані, але що хочете в результаті отримати?
- Наша група займається цією тематикою вже близько 10 років. І ми розвиваємо наші інструменти, передусім цифрові коди – ми працюємо над рівняннями, котрі описують такі системи. Такі рівняння відомі вже досить давно – близько 60 років, тобто їхній загальний вигляд. Є ще певні деталі, котрі треба з’ясувати, і над цим ми працюємо. Виявляється, отже, що такі рівняння надзвичайно складні. І аби їх вирішити, треба мати суперкомп’ютер. Кількість операцій, котрі треба виконати, є просто величезна.
PR24/А.М.