Максим Боровков, 4 курс, ОП «Квантовые наноструктуры, материалы и устройства»

Расскажи о своем поступлении на ФОПФ и о последующем выборе сферы научной деятельности.

До поступления на ФОПФ я учился в математическом классе 179-ой школы города Москвы — место известное, хотя и хорошо спрятанное во дворах за Государственной Думой. Физику у меня тогда вел старшекурсник ФОПФа с кафедры проблем физики и астрофизики. Наслушавшись от него историй про астрофизику, я решил, что хоть никогда ею заниматься не стану, на ФОПФ все-таки поступать надо, а там видно будет. В итоге, в 11-ом классе, прорешав предварительно сборник задач С.М. Козела, я написал несколько олимпиад на победителя, что и гарантировало поступление на Физтех без вступительных испытаний. Но не гарантировало поступление на ФОПФ, поскольку требовалось пройти собеседование, т.е. зарекомендовать себя кафедре, которая брала бы тебя себе на обучение. Помня о том, что все, что связано с астрофизикой и теоретической физикой в общем — абстрактно, опасно и сложно, я решил, что надо выбрать самое перспективное и прикладное направление. На Дне открытых дверей ФОПФа тогдашний декан сказал, что самое перспективное, что есть — это биофизика. Ну, биофизика — значит биофизика, хоть биологию не люблю еще со средней школы.

Прихожу на собеседование на кафедру биофизики ФОПФа. Милая женщина в комиссии спрашивает, дескать, почему биофизика? «Перспективно очень», —говорю я ей. Она спрашивает, знаю ли я что-нибудь по биологии. Я неопределенно пожимаю плечами. Она просит: «Нарисуй клетку». Я рисую овал, мол, вот клетка. Она продолжает: «А внутри клетки что-нибудь есть?» Рисую второй овал, поменьше, внутри первого. «Ядро», — говорю. Она кивает головой: «Ещё что-нибудь?» Поразмыслив, я отвечаю, что слышал еще что-то про аппарат Гольджи и митохондрии, но не знаю, как они выглядят и зачем нужны, в целом, тоже не знаю. Она: «Ну, получается, биологию вы не знаете». Я: «Получается, что нет».

Аналогичным образом мы выяснили, что в химии также провал. Пришел черед физики. «Что происходит с рентгеновскими гамма-квантами на атомах кристаллизованных мембранных белков?» — спрашивает она меня. «Они дифрагируют» —гордо заявляю я и для убедительности рисую картинку дифракции на решетке. «Do you speak English?» — последний вопрос. «Yes, I do», — уверенный ответ, и меня берут на ФОПФ.

Буквально сразу же с этой кафедры я ушел — биология так и не полюбилась. После первого курса я оказался на кафедре радиофизики и полгода даже ездил заниматься экспериментами в лабораторию ионных стандартов частоты в ФИАНе к своему бывшему школьному преподавателю, который уже к тому времени стал аспирантом РАН. В лаборатории мне нравилось, а вот на кафедре — нет. Одно дело — современный эксперимент по квантовой физике на модном оборудовании. Другое — лабораторные работы по геометрической оптике на советских микроскопах. На недовольство кафедрой также наложились увлечение абстрактной математикой, поездки на лекции в Независимый Университет, летняя школа по алгебраической геометрии в Ярославле, где я ничего не понял, но страшно проникся. В итоге осенью третьего курса я перешел на образовательную программу «Математические методы современной физики».

Математика мне нравилась и тогда, и теперь. Но к концу семестра я понял, что профессионально заниматься ей у меня никогда не хватит мотивации. Осознал я это, когда делал доклад на кафедре про то, что на шестимерной сфере нельзя ввести комплексную структуру (https://arxiv.org/abs/1610.09366). Сюжет забавный, но абсолютно бесполезный. Эта некоторая потерянность, а также общая усталость, характерная, наверное, почти для всех третьекурсников, привели к тому, что я совершенно перестал понимать, зачем я учусь. Стало очевидно, что с этим надо что-то делать.

И что же ты решил делать дальше? Расскажи, пожалуйста, о своей первой стажировке.

Так пришла в голову идея сделать паузу и полностью сменить обстановку. Международные стажировки — это прекрасный способ воплотить эту идею в жизнь. Проблема заключалась в том, что большинство программ для студентов предлагается на лето. А мне хотелось как можно скорей. Выяснилось, что Okinawa Institute of Science and Technology в Японии — единственный из международных университетов, который предлагал стажировки круглый год. Изучив чем там занимаются, я нашел группу, которая теоретически исследует поведение холодных атомов в электромагнитных полях, и решил, что провести с ней полгода, размышляя над квантовой механикой на тропическом острове в Тихом Океане — это то, что я хочу. За три дня подготовил заявку и отправил. Через месяц мне ответили : «Приезжай!» Еще через пару месяцев я сдал ГОС по физике, взял академ и уехал в Японию.

Куда ты поехал после Японии?

Стажировка в Японии закончилась летом, и у меня оставалось еще полгода академа. Чтобы его не терять зря, я решил, что надо еще куда-нибудь съездить. Для этого я написал 10 email-ов в 10 научных групп по всему миру. Из них на 5 мне ответили — в двух отказали сразу, в трех пригласили на скайп интервью. Интервью прошли с переменным успехом, но в итоге меня позвали на стажировку в IST Austria (г. Клостернойбург). Куда я и переехал сразу по завершении работы в Японии.

Как ты искал научных руководителей?

Я заходил на сайты лабораторий, смотрел, чем люди занимаются, какие статьи публикуют и где. У многих групп есть красивые содержательные сайты, на которых много чего написано. Критерий тогда у меня был простой: если группа занимается квантовой механикой в каком-либо виде, то это интересно. При этом я совершенно не смущался пробовать что-либо новое. Так, после абсолютно теоретической стажировки в Японии, я занимался экспериментом в наноэлектронике. И, я думаю, мне необыкновенно повезло в тот раз. Стажировка в Австрии открыла для меня удивительный мир Experimental Condensed Matter Physics. Выяснилось также, что на ФОПФе только-только открылась новая образовательная программа с той же самой тематикой. Поэтому по возвращении из академа я в последний раз сменил кафедру. И в этот раз абсолютно доволен.

Расскажи, пожалуйста, как ты поехал на стажировку в Калифорнийский технологический университет.

В Австрии, помимо работы в лабе, я посещал аспирантский курс по наноэлектронике, который читал мой босс. Домашек, как таковых, на курсе не было, но надо было разбирать научные статьи, а потом их обсуждать с одноклассниками и лектором. В одной из таких статей (https://doi.org/10.1038/nature09682), которую мы обсуждали, первым автором стоит Stevan Nadj-Perge. Почему-то мне показалось его имя очень смешным — Стеван Надж-Пёрдж (в реальности его зовут Стефан Наж-Пэргè, куда благозвучнее) — и я запомнил его. Последним автором в статье стоит большой физик Лео Ковенховен (Leo Kouwenhoven), а про него я знал, что мой австрийский босс с ним работал в свое время в TU Delft (Нидерланды). Так я понял, что есть вероятность, что мой босс и Надж-Пёрдж знают друг друга лично.

Это оказалось очень важным, когда я подавал заявку на летнюю стажировку. Просматривая принимающие лаборатории в программе QuantumSURF в Калтехе, я встретил ту самую смешную фамилию и понял, что появился реальный шанс попасть на стажировку в Калтех. Вышло действительно просто: мой босс отправил Наж-Пэргè рекомендацию на меня, тот, в силу личного знакомства, к ней прислушался, я прошел пару интервью по скайпу, подготовил план исследовательского проекта, чтобы получить финансирование — и ура! — Калтех выделил грант, и можно было ехать.

Это был невероятный научный опыт. В 2018-ом году группа в MIT открыла явление сверхпроводимости в двухслойном скрученном графене (https://doi-org.libraryproxy.ist.ac.at/10.1038/nature26160), и поэтому летом 2019-го года двухслойный графен являлся одним из самых горячих топиков в области физики конденсированного состояния. Группа в Калтехе, с которой мне предстояло работать, провела измерения с помощью сканирующего туннельного микроскопа, и у них было много экспериментальных данных, которые надо было как-то теоретически объяснить. Соответственно, поначалу я занимался моделированием этой физической системы. В итоге мы смогли предсказать, что в зависимости от механического натяжения скрученный графен может находиться в разных квантовых фазах. В данное время, параллельно с моей деятельностью по диплому, я пишу статью на основании летней работы.

Почему ты решил писать диплом в Австрии?

По окончании моей стажировки в Австрии мой босс позвал меня работать над очень любопытным проектом в качестве дипломной работы. Наверняка многие слышали об экспериментальных работах над кубитами и квантовыми компьютерами. Физическими реализациями квантовых вычислений и, соответственно, «носителями» вычислений — кубитами — физики занимаются с нулевых годов 21-ого века. С тех пор область вышла за рамки университетов, и сейчас всякая уважающая себя корпорация делает большие (по меркам фундаментальных исследований) инвестиции в подобные инициативы. Google, IBM, Intel, Alibaba, Microsoft — ведущие компании, в которых представлен Quantum Computing Research.

Примечательно, что каждая из корпораций работает над реализацией кубита на разных физических платформах. Google, IBM занимаются сверхпроводниками. Intel — спиновыми кубитами. Физика этих технологий известна, и вопрос заключается в инженерной реализации, которая нетривиальна.

Microsoft стоит в этом смысле особняком, а именно, они заявили, что будут делать кубиты на некоторой квазичастице (Majorana Zero Mode), которая должна существовать в особых, так называемых, топологических сверхпроводниках. Соответственно первый шаг — найти квазичастицу и научиться с ней работать. Эти квазичастицы ищут в одномерных нанонитях, которые выращивают специальным образом.

Тем самым, нанонити Microsoft-a уникальны в технологическом плане и являются лучшими в мире. Поскольку мой босс имеет к ним доступ, то я подумал, что было бы очень здорово поработать с ними. Кафедра и деканат поддержали эту идею, поэтому я поехал.

Что посоветуешь тем, кто очень хочет поехать на стажировку, но пока не может и не знает с чего начать?

Я думаю, важно влиться в научную тусовку. В этом смысле ФОПФ — прекрасная стартовая позиция, потому что сейчас постепенно появляются много молодых энергичных ученых, формируется научное community. Все мои поездки в основном базируются на том, что кто-то кого-то знает, кто-то с кем-то когда-то где-то работал и может написать рекомендацию. Поэтому начать можно с лаборатории на ФОПФе, а там куда кривая выведет. Ну и всегда можно написать вежливый e-mail с вопросом.

Интересно, что ты был на стажировках в Калифорнийском технологическом университете (США), IST Austria (Австрия), OIST (Япония), а поступать на PhD решил в Принстонский университет. На чем основан твой выбор? Ты уже выбрал научную группу, с которой будешь работать?

После стажировки в Калтехе я твердо решил попробовать поступить в престижную американскую аспирантуру. Учитывая уровень конкуренции, понятно, что надо посылать документы в разные места. В итоге я разослал свои заявки в Harvard, MIT, Caltech, Stanford, Princeton и Columbia University. По итогу меня взяли в Калтех и Принстон, в остальных местах отказали. Справедливости ради надо признать, что меня также взяли в IST Austria — замечательное место, и Вену я очень люблю, но мне показались возможные проекты в Америке чуть поинтереснее. Поэтому нужно было сделать выбор между Принстоном и Калтехом, который оказался совершенно нетривиальным, и я до сих пор не уверен, что выбрал правильно. Предварительно я решил, что займусь топологическими и сильно-коррелированными состояниями в двумерных материалах и гетероструктурах. Там много разных задач, от теоретических до инженерных. Например, было бы удобно для такой физики сконструировать машину, которая одновременно могла бы проводить сканирующую микроскопию поверхности и измерение транспорта зарядов. Соответственно, одна из condensed matter групп в Принстоне имеет эти проекты в планах, поэтому я решил присоединиться к ней.

Сложно ли было поступить на PhD в Принстон? Какие там требования к поступающим?

При поступлении на PhD в американский университет, кажется, есть только одно прописанное требование — надо набрать на языковом экзамене минимальный балл. Да и то, очень часто в реальности это требование игнорируется. Поэтому, можно сказать, что вообще нет никаких требований. Надо составить заявку, написать эссе, чем планируешь заниматься в аспирантуре и после нее, сдать стандартизированные экзамены (GRE), которые проверяют скорее внимательность и способность сдать бессмысленный экзамен, чем конкретные знания. Самая важная часть заявки и, пожалуй, решающая — это рекомендательные письма. Это буквально показатель, насколько ты вовлечен в community. Во все престижные университеты огромная конкуренция и поэтому, как ни грустно, берут только тех, чьих научруков прямо или косвенно знают. И я думаю, что здесь мне просто повезло — у меня была сильная рекомендация от профессора из Калтеха, который до этого работал постдоком в Принстоне. Соответственно, в эти два места меня и взяли, а в остальные — нет.

Что ты можешь посоветовать фопфам для успешного построения научной карьеры?

Я, честно говорю, сам понятия не имею, что нужно для успешной научной карьеры, поскольку нахожусь только в самом ее начале. Но во что я верю, так это в то, что soft skills на ФОПФе сильно недооценены. В жизни, научной, консалтинговой или какой угодно другой, очень важно уметь общаться, договариваться, писать вежливые email-ы, делать красивые презентации. Это значительно упрощает всем жизнь.

Почему нужно поступать на ФОПФ?

На ФОПФе вам не будут мешать развиваться так, как вы сами считаете необходимым. Конечно, недостатки российской системы образования будут ощущаться, как и в любом другом месте, но, пожалуй, только на ФОПФе ими в какой-то момент можно будет пренебречь и заниматься тем, что считаешь действительно важным.