Любой квантовомеханический эффект, сколь бы странным и экзотичным он ни был, рано или поздно будет воплощен в одной из нанотехнологий. Одним из важнейших направлений развития нанотехнологий станет практическая реализация квантовых парадоксов, прежде всего – парадокса Зенона и парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена.
Технологизация квантовомеханических представлений о спутанных состояниях является «главным вариантом» развития нанотехнологического пакета. Такие исследования могут сначала привести к возникновению квантового компьютера со сверхвысоким быстродействием и технологии управления вероятностями, а затем – открыть возможности для нового прогресса в области силовых машин, двигателестроения, энергетики.
Заметим в заключение, что, на наш взгляд, нанотехнологии подразумевают управление вероятностями.
Институционально технологический проект не достроен
[55], а его нормативноправовое оформление даже не начиналось.
Ядро ТП «Нанотехнологии»
В настоящее время ядро пакета «Нанотехнологии» неоднородно, а также технологически и институционально дефициентно.
Базовой технологией пакета является «атомный манипулятор», который представляет собой зондовый микроскоп, плюс технология измерения нанообъектов, то есть тот же зондовый микроскоп вместе с накопленными метрологическими техниками. В этом смысле можно сказать, что атомный манипулятор – это ускоритель частиц, фокусировка и управление потоком которых осуществляется с очень высокой точностью.
С другой стороны, основой нанотехнологий является мезоскопическая физика, которая с приемлемой точностью описывает квантовые среды, для которых существенна квантовая когерентность. Теория квантовых сред породила ряд технологий синтеза наноматериалов: плазменный синтез, взрыв проводников, молекулярное и ионное наслаивание, восстановление тонких пленок.
Мезоскопическая физика открыла принципиально важный эффект, который с очевидностью будет технологизирован и уже техно логизируется. Речь идет о квантовых точках – областях пространства, представляющих собой потенциальную яму, и квантовых антиточках – областях пространства, представляющих собой потенциальный барьер.
Интересно, что создание электронных устройств нанотехнологического масштаба мыслимо двумя путями – микролитографическим, то есть, по сути, с использованием той или иной разновидности зондового микроскопа, и через создание квантового транзистора как сочетания «точки» и «антиточки».
Таким образом, современные нанотехнологии представляют собой административное объединение двух линий развития, одна из которых воплощена в зондовом микроскопе – атомном манипуляторе, а другая – в мезоскопической физике, то тесть в синтезе наноматериалов и создании квантовых транзисторов. Заметим здесь, что даже генетически эти подходы различны: грубо говоря, один идет через оптику и метрологию, другой – через квантовую теорию поля. Пересекаются они только на уровне представлений о «физике вообще», что соответствует временам И. Ньютона.
Понятно, что в такой ситуации нанопакет либо расколется на два различных и не связанных между собой пакета (в сценарии инерционного развития такой исход неизбежен), либо будет создана универсальная технология манипулирования, объединяющая мезоскопический и атомарно-силовой подход. Понятно, что такая технология, в настоящее время отсутствующая, будет базовой для ТП «Нанотехнологии».
Необходимо также учесть, что нанопакет не только технологически не достроен, но и не оформлен институционально в сравнении с другими технологическими пакетами «мейнстрима», и плохо прописан в нормативно-правовом пространстве. В настоящее время предпринимаются первые попытки выстроить институциональные решения: Национальная инициатива в области нанотехнологий в США, создание корпорации «Роснанотех» в РФ.
Периферия ТП «Нанотехнологии»
В настоящее время атомарно-силовой манипулятор используется в микролитографии, что позволило перейти к созданию микросхем сверхвысокой интегрированности и возникновению наноэлектроники. По всей видимости, однако, магистральным направлением в этой области будет не микролитография, а создание упорядоченных комбинаций квантовых точек/антиточек – нанотранзиторов. Такая технология породит также наносенсоры, а в сочетании со спинтроникой позволит перейти на очередную ступень микроминиатюризации электронных устройств – фентоэлектронике, которая вытеснит современный «нанотехнологический» подход.
Развитие субпакетов «Наноматериалы» и «Механотроника», в том числе наноконструирование, наноустройства, нано– и микророботы, будет происходить так же, как и в инерционном сценарии. И наноустройства, и наноматериалы будут широко использоваться в медицине, что приведет к широкому использованию термина «Наномедицина».
В дальнейшем неизбежно создание наноструктур, постоянно существующих в человеческом организме и выполняющих работу по его «ремонту», «отладке» и «настройке» без вмешательства сознания. Можно рассматривать эти структуры в языке техники – как «медицинских нанороботов», или в языке биологии – как искусственно созданных симбиотов.
Важным применением наноматериалов станет создание тепловыделяющих элементов с решеткой, регулярной на наноуровне, таких как нанотвэлы и нанореакторы.
«Пропущенная» технология универсального манипулирования атомными частицами приведет к быстрому развитию супрамолекулярной химии и, в конечном счете, к возникновению механохимии. Заметим здесь, что такая технология приведет к резкому ускорению биотехнологических манипуляций с ДНК и соответствующему росту возможностей технологического пакета «Биотехнологии».
Принципиально новые результаты возможны при расширении нанотехнологического пакета до технологизации тех возможностей, которые заключены в квантовомеханических парадоксах Зенона и Эйнштейна – Подольского – Розена. На этом пути уже проведены первые успешные практические опыты в области квантовой криптографии и первые эксперименты в области квантовой телепортации. Можно предположить, что именно технологизация квантовомеханических представлений о спутанных состояниях является главным вариантом развития нанотехнологического пакета. Такие исследования могут сначала привести к возникновению квантового компьютера со сверхвысоким быстродействием и технологии управления вероятностями, а затем – открыть возможности для нового прогресса в области силовых машин, двигателестроения, энергетики. На пути технологизации квантовых парадоксов возможны и другие результаты, обсуждение которых в настоящее время преждевременно.
