Сверхновые технологии: начало конца
Гонка вооружений снова становится драйвером роста промышленных отраслей. Однако сегодня ставка делается на технологии, неподвластные человеческому глазу и способные повернуть производственные цепочки вспять. Инновации, которые прочнее титана, податливее, чем кремний и эффективнее суперкомпьютеров – они уже входят в обиход и сулят изменить вооружение, электронику, синтез новых материалов и архитектуру безопасности до неузнаваемости.
Квантовое превосходство
Базовой единицей информации в цифровых технологиях являются биты, принимающие только два значения – 0 или 1. В основе квантовых технологий лежат кубиты, способные находиться в состоянии суперпозиции, то есть одновременно быть и 0, и 1, а также в любом промежуточном состоянии. Это позволяет квантовым компьютерам обрабатывать огромные объемы данных и решать задачи, которые классическим суперкомпьютерам не под силу. Однако, несмотря на огромный потенциал, квантовые технологии пока сталкиваются с рядом проблем: кубиты нестабильны, их сложно масштабировать, а энергозатраты на их работу огромны. Однако в потенциале квантовые технологии дадут стратегическое преимущество, поэтому ряд стран и частных компаний активно инвестируют соответствующие проекты и программы.
К примеру, Европейский Союз запустил масштабную программу Quantum Flagship с бюджетом $8,4 млрд, чтобы ускорить развитие квантовых технологий и их коммерциализацию. С 2018 по 2021 годы проект существовал в фазе наращивания мощностей: было выделено €193 млн на работу 236 организаций, включая частные компании, университеты и исследовательские институты. Научный прорыв был совершен в 2021 году, когда команда ученых из исследовательского института QuTech из Делфта впервые создала многоузловую квантовую сеть между тремя квантовыми процессорами.
Проект Flagship особое внимание уделяет наиболее перспективным масштабируемым платформам для квантовых вычислений (сверхпроводящие, с захваченными ионами, кремниевые), чтобы создать работающие квантовые процессоры европейского производства. Специалисты QuTech работают над новыми методами охлаждения и защиты кубитов от влияния внешней среды. В частности, используются криогенные системы, позволяющие достигать температур, близких к абсолютному нулю. Для этого используются холодильники dilution refrigerators, работающие на смеси изотопов гелия. Для защиты кубитов от внешних электромагнитных полей QuTech разрабатывает специальные экранирующие камеры из материалов с высокой проводимостью – меди или алюминия.
В марте 2024 исследователи объявили об объединении с четырьмя европейскими квантовыми компаниями в консорциуме HectoQubit/2 для разработки 100-кубитного квантового компьютера. Вклад каждого из участвующих стартапов должен будет органично интегрироваться в комплексное решение для квантовых вычислений: управляющая электроника, поставляемая Qblox, квантовые чипы, производимые QuantWare, программное обеспечение для автоматической калибровки от Orange Quantum Systems и криогенные кабели от Delft Circuits.
В свою очередь США инвестировали $5 млрд в Национальную квантовую инициативу (NQI). С 2019 года, когда соответствующий закон, подписанный Дональдом Трампом, вступил в силу, бюджет на исследования был поэтапно увеличен. К примеру, если в 2019 году базовые разработки обходились бюджету почти в $300 млн, то программы NQI составили чуть больше $100 млн. К 2024 году общий бюджет оценивался уже в $1 млрд, при этом финансирование национальной квантовой инициативы в 1,5 раза превысило базовые исследования. Львиная доля финансирования пока направлена в теоретические области: фундаментальная наука, вычисления, зондирование. В эти сферы направляется по $250-300 млн ежегодно начиная с 2022 года по каждому из направлений. Непосредственно внедрение квантовых технологий или разработки квантовых сетей финансируются по остаточному принципу – около $100 млн в год на каждую.
Одним из самых заметных направлений в исследованиях является квантовое зондирование и метрология (QSENS), где применяются принципы квантовой механики для улучшения точности датчиков и измерительных систем. Онивключают в себя использование квантовой суперпозиции, запутанности, неклассических состояний света, а также новых методов измерений, таких как атомные часы, которые достигают высочайшей точности благодаря квантовому управлению. Их разработкой активно занимается Министерство обороны США, поскольку они критически важны для точной навигации, синхронизации и целеуказания, особенно в условиях, где традиционные системы могут быть недоступны. Не менее перспективным направлением являются квантовые сенсоры. Они способны кардинально изменить подход к разведке, наблюдению и навигации. Также ведомство занимается разработкой гироскопов, акселерометров, магнитометров и других устройств, которые могут обнаруживать малейшие изменения в окружающей среде. Это открывает новые возможности для военных операций, делая их более точными и эффективными.
В бюджетном запросе на 2025 год Министерство обороны подчеркивает, что инвестиции в квантовые технологии — это не просто траты, а вклад в будущее. Цель – не только ускорить разработку и внедрение этих технологий, но и создать устойчивые производственные цепочки, а также подготовить специалистов, которые смогут поддерживать и развивать эти инновации.
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) занимается проектами в области альтернативных вычислений. Их программы нацелены на поиск новых подходов к созданию масштабируемых квантовых систем. Кроме того, финансируются проекты, связанные с квантовой памятью, управлением квантовыми системами, коррекцией ошибок и созданием модульных квантовых компьютеров. Отдельное внимание уделяется материалам для квантовых технологий, которые могут стать основой для квантовых сенсоров, сетей и компьютеров. Программы наподобие Create the Future Independent Research Effort изучают дефекты в широкозонных материалах, которые могут быть использованы для квантовых приложений. Другие проекты сосредоточены на создании программируемых материалов, сверхпроводящих диодов и даже «горячих» кубитов, которые могут работать при более высоких температурах. Лаборатория Министерства обороны США активно работает над созданием гетерогенных сетей, объединяющих фотонные, атомные и сверхпроводящие технологии. Программа Quantum Augmented Network (QuANET) исследует возможности использования квантовых сетей для улучшения существующих коммуникационных систем. Для тестирования этих технологий создаются специальные полигоны, как например Starfire Optical Range в Альбукерке.
В октябре 2023 года исследователи, финансируемые Министерством обороны США, продемонстрировали новый кубит на основе ядерного спина иттербия-171. Этот прорыв позволил достичь высокой точности в выполнении одно- и двухкубитных операций, что упрощает процесс коррекции ошибок. В ноябре 2023 года исследователи представили инновационный подход к управлению кубитами при более высоких температурах. Они смогли уменьшить влияние вибраций кристаллической решетки и увеличить время когерентности кубитов. Национальное агентство безопасности (NSA) США через свою Лабораторию физических наук (LPS) поддерживает исследования в области квантовых вычислений, сенсоров и других передовых технологий. Лаборатория запустила несколько программ, которые изучают сверхпроводящие и спиновые системы, а также ионные и атомные кубиты. Еще одна программа, стартовавшая в августе 2024 года, направлена на повышение скорости и точности квантовых операций, а также на разработку новых методов управления кубитами. Также изучаются дефекты в твердотельных материалах, которые могут быть использованы для создания высокочувствительных магнитометров. Эти сенсоры способны анализировать материалы и схемы на микроскопическом уровне, что открывает новые возможности для решения задач национальной безопасности.
Агентство перспективных исследовательских проектов в области разведки (IARPA) занимается финансированием высокорисковых, но потенциально прорывных исследований для «инновационной» разведки. Программа Entangled Logical Qubits (ELQ) – ключевой проект агентства, призванный продемонстрировать высокоточное логическое запутанное состояние и использовать его для телепортации квантовой информации между логическими кубитами с коррекцией ошибок. В проекте участвуют четыре команды, работающие с разными технологиями кубитов: сверхпроводящими, нейтральными атомами и захваченными ионами.
Другим видным игроком в квантовом поле является Национальное управление ядерной безопасности Министерства энергетики США. Оно проводит исследования в области аппаратных средств для квантовых вычислений и разработки алгоритмов в поддержку рационального использования запасов. Ведомство активно работает над разработкой новых методов получения стабильных изотопов, которые имеют прямое отношение к квантовой памяти и квантовым вычислениям, а также изучает возможности пополнения запасов рубидия-87, используемого в атомных часах. Таким образом, США сегодня демонстрируют фундаментальный подход к квантовым технологиям, объединяя мультидисциплинарные исследования в единую экосистему с операторами и потенциальными потребителями тех или иных разработок.
Конкуренцию им составляет Китай – лидер в области квантовой связи. В 2016 году с китайского космодрома Цзюцюань состоялся запуск первого в мире квантового спутника «Мо-Цзы», стоимость которого составила около $100 млн. Аппарат – часть амбициозного проекта Пекина по созданию глобальной квантовой сети связи. Его основная цель - проведение экспериментов в области квантовой коммуникации: квантовое распределение ключей (QKD) для создания защищенных каналов связи, квантовая телепортация и проверка фундаментальных принципов квантовой физики в условиях космоса.
«Мо-Цзы» установил новый мировой рекорд, передав квантовые ключи между наземными станциями в Китае, удалёнными друг от друга на расстояние свыше 1200 километров. Этот эксперимент стал важным шагом в развитии защищённых коммуникаций. Кроме того, аппарат впервые успешно провёл квантовую телепортацию фотонов, преодолев дистанцию более 1400 километров, что подтвердило возможность использования квантовой запутанности на больших расстояниях. Еще одним значимым достижением стала первая в истории межконтинентальная видеоконференция с применением квантового шифрования, организованная совместно Китаем и Австрией. Этот эксперимент продемонстрировал потенциал квантовых технологий для создания глобальных защищенных сетей связи.
Прорывной проект Китая – квантовый компьютер «Цзючжан», разработанный командой учёных под руководством Пана Цзяньвэя. Он использует фотонные технологии, что отличает его от других квантовых компьютеров, работающих на кубитах (например, IBM или Google). Первый прототип, созданный в 2020 году, продемонстрировал квантовое превосходство, решив задачу гауссовского бозонного сэмплинга за 200 секунд, тогда как классическому суперкомпьютеру на это потребовалось бы 2,5 миллиарда лет. В 2021 году была представлена улучшенная версия «Цзючжан 2.0», которая показала ещё более высокую производительность. Проект доказал, что фотонные технологии могут быть использованы для создания мощных квантовых компьютеров, а Китай укрепил свои позиции в гонке за квантовое превосходство, конкурируя с США и Европой. Китай намерен стать мировым лидером в области квантовых технологий, и эта цель отражена в стратегическом «Плане-2030». Государственные инвестиции в этот сектор оцениваются в $15 млрд.
В последние годы значительные шаги в области квантовых технологий были сделаны в России. В 2020 году Российский квантовый центр (РКЦ) и госкорпорация «Росатом» представили первый отечественный квантовый процессор на основе сверхпроводящих кубитов. В конце февраля 2024 года генеральный директор «Росатома» Алексей Лихачев рассказал о разработке госкорпорацией 50-кубитного квантового компьютера, на этот год поставлена задача увеличить производительность квантового компьютера до 75 кубитов. Россия достигла значительных успехов в создании функционирующих квантовых вычислителей на всех четырех ключевых платформах: ионах, атомах, фотонах и сверхпроводниках. Подобные результаты на сегодняшний день демонстрируют лишь три государства – США, Китай и Россия.
В сфере квантовой связи Россия также добилась заметных результатов. В 2016 году в Казани была запущена первая в России квантовая сеть связи, разработанная при участии РКЦ и Университета ИТМО и позволяющая передавать данные с использованием квантовой криптографии. В 2021 году в Москве была запущена квантовая линия связи между двумя отделениями Газпромбанка, ставшая первым в России коммерческим проектом в области квантовой коммуникации. Также российские ученые тестируют изобретения китайских коллег. В 2023 году российские и китайские исследователи впервые совместно провели эксперимент с использованием китайского квантового спутника связи «Мо-Цзы». Целью эксперимента стала квантовая передача ключей шифрования на расстояние около 3,8 тысяч км, а также обмен сообщениями и изображениями через защищенный канал связи. Разработанная ими схема отличается низкими потерями данных и высокой скоростью передачи информации, что делает её перспективной для дальнейшего применения. Данные, собранные в процессе организации канала связи, будут использованы для развития технологий квантовой связи, особенно в области спутниковых систем, которые пока не нашли широкого коммерческого применения.
Российские ученые также активно проводят исследования в области квантовых сенсоров. Например, в 2021 году РКЦ представил прототип квантового магнитометра, который может использоваться для поиска полезных ископаемых. Также ведутся работы по созданию сверхточных квантовых часов, которые могут быть применены в навигационных системах и телекоммуникациях.
Быстрее. Тоньше. Прочнее
Внедрение машинного обучения, искусственного интеллекта и квантовых технологий позволит в десятки раз сократить время, необходимое для создания новых материалов. Трендом последних лет являются пьезоэлектрические материалы, способные генерировать электричество при механическом воздействии. В прошлом году размер их рынка оценивался в $1,73 млрд, а через 10 лет составит уже $2,76 млрд. Причиной тому, по оценкам Market Research Future, станет развитие авиационной промышленности, которой в ближайшие 20 лет предстоит изготовить 30 880 новых самолетов. Разработка беспилотников, радаров и систем наведения ракет, особенно актуальная в условиях наращивания вооружений, также станет драйвером роста.
Пьезоэлектрический эффект был открыт в 1880 году братьями Пьером и Жаком Кюри. Они обнаружили, что кварц, турмалин и сегнетова соль создают электрический заряд, если их сжимать или деформировать. Впоследствии они выявили и обратный эффект: если подать электричество на такой материал, он сжимается или расширяется. В XX веке пьезоэлектрические материалы нашли практическое применение: их впервые использовали в сонарах для обнаружения подводных лодок; кварцевые резонаторы, основанные на пьезоэлектричестве, стали ключевым элементом в создании точных часов и радиотехнических устройств. Важным прорывом стало создание в 1940-х годах синтетического пьезоэлектрического материала — цирконата-титаната свинца (PZT). Он превзошел по своим характеристикам природные кристаллы, что открыло новые горизонты для технологий. Благодаря PZT стали возможны ультразвуковая диагностика в медицине, высокочувствительные микрофоны и датчики для промышленности.
Хотя цирконат-титанат свинца остается самым популярным пьезокерамическим материалом, его использование ограничено из-за содержания свинца, что противоречит экологическим нормам, таким как директива RoHS ЕС. Это стимулирует активные исследования в области бессвинцовой пьезокерамики - материалов с обратным пьезоэлектрическим эффектом. Основные направления включают три семейства материалов: керамику на основе титаната, щелочного ниобата и висмута перовскита. Также изучаются полимеры с пьезоэлектрическими свойствами – поливинилиденфторид (PVDF) и полисульфон.
Азиатско-Тихоокеанский регион занимает лидирующие позиции на рынке пьезоэлектрических материалов, достигнув объема в $0,99 млрд и доли рынка 68,28% в 2023 году. Этот регион стал ключевым центром производства электроники и потребительских товаров, где такие страны, как Китай, Япония, Тайвань, Индия и Южная Корея, активно расширяют свои производственные мощности.
Другой перспективный материал, рынок которого, по прогнозам, ждет значительный рост в ближайшие 10 лет – перовскиты. Они представляют собой группу материалов, имеющих кристаллическую решетку, схожую с той, что встречается у природного минерала перовскита – титаната кальция (CaTiO₃). Впервые этот достаточно редкий для Земли минерал был обнаружен на Урале в тридцатых годах XIX века и впоследствии был доставлен в Берлин для дальнейшего исследования. В двадцатом столетии стали активно изучать искусственно созданные материалы с подобной кристаллической структурой, известные теперь как перовскиты. Важный прорыв произошел в 2009 году, когда японский исследователь Цутому Миясака успешно использовал их в солнечных батареях, что дало старт активному изучению их потенциала в сфере фотоэлектрических технологий. Их производство обходится дешевле, а гибкость материала открывает новые возможности для интеграции в портативную электронику и строительные материалы. Благодаря своей чувствительности к изменениям окружающей среды, они применяются в устройствах для обнаружения газов, измерения температуры и света. Это делает их востребованными в системах мониторинга и безопасности.
Рынок перовскитов в 2023 году оценивался в $384,8 млн, а к 2033 году этот показатель вырастет до $1,1 млрд, демонстрируя среднегодовой темп в 11,8%. Рост спроса будет связан с их применением в умных сетях и системах накопления энергии, способствующих эффективному использованию солнечной энергии и повышению устойчивости энергосистем.
Компания Saule Technologies из Польши стала одной из первых, кто занялся разработкой и коммерциализацией гибких солнечных элементов на основе перовскитов. В 2021 году компания основала собственное дочернее предприятие – Solaveni, чтобы сосредоточиться на устойчивой химии этих материалов. За последующие годы производственная линейка пополнилась ныне ключевыми продуктами компании: водная дисперсия наночастиц SnO2 (оксид олова (IV), FAI (иодид формамидиния), MAI (иодид метиламмония), PbI2 (иодид свинца) и PbBr2 (бромид свинца). В 2023 году солнечные элементы на основе перовскита производства Saule Technologies были запущены в космос на ракете SpaceX Falcon-9.
Компания Oxford Photovoltaics Limited, основанная при поддержке Оксфордского университета, специализируется на разработке перовскитных фотопреобразователей и солнечных батарей. В 2024 году компания объявила о первом коммерческом развертывании тандемной солнечной панели на основе перовскита. Первую поставку отправили клиенту в США, где будет использоваться в масштабах коммунального предприятия, снижая стоимость электроэнергии. Сообщается, что 72-элементные панели, состоящие из фирменных солнечных элементов Oxford PV на основе перовскита на кремнии, могут производить до 20% больше энергии, чем стандартная кремниевая панель.
Активную роль в освоении рынка играет Япония, которая видит критическую потребность в увеличении электроэнергии к 2050 году из-за растущего спроса со стороны полупроводниковых заводов и центров обработки данных, поддерживающих искусственный интеллект (ИИ). В мае 2024 правительство объявило о создании государственно-частной группы для продвижения использования перовскитных солнечных элементов. В консорциум войдут 150 государственных и частных организаций, включая местные органы власти, которые будут работать вместе над ускорением внедрения гибких перовскитных солнечных панелей. Группу возглавляют Toshiba и Sekisui Chemical, которые уже разрабатывают такие солнечные элементы и планируют коммерциализировать их в следующем году. Другой видный участник – Panasonic, имеющий специальное представительство для работы с перовскитными солнечными элементами.
Видя научный прогресс и рост эффективности тандемных солнечных элементов китайская GCL Technology заявила об инвестициях в размере $98 млн в переход на перовскитную технологию. По словам председателя GCL Perovskite Фань Биня, производители готовы вкладывать средства в ее развитие, поскольку в этом материале кроется огромный потенциал для повышения эффективности преобразования энергии. Он также отметил, что в будущем стоимость производства с использованием технологии перовскит-кремний может оказаться ниже, чем у традиционной технологии на основе кристаллического кремния.
Прочность, электропроводность и гибкость – качества, которые сегодня высоко ценятся в производственных и энергетических процессах. Еще один материал, который может изменить ход игры – графен. По прогнозам, объем его рынка 2032 году достигнет $5,2 млрд. Материал обладает исключительной прочностью, в 200 раз превосходя сталь, при этом оставаясь чрезвычайно легким. Кроме того, графен способен растягиваться до 20% от своей первоначальной длины, не теряя целостности. Одним из его ключевых преимуществ является высокая электропроводность, что открывает широкие возможности для его использования в электронике, включая создание более быстрых и энергоэффективных устройств. Помимо этого, графен обладает выдающейся теплопроводностью, превосходя даже алмаз, что делает его отличным материалом для отвода тепла в различных приложениях.
Фактически графен – самый тонкий материал в мире и представляет собой слой углерода толщиной в один атом. В теории существовать таких материалов не должно, но эксперименты Андрея Гейма и Константина Новоселова доказали обратное, за что в 2010 году ученые получили Нобелевскую премию по физике. За счет своих уникальных свойств, графен способен произвести революцию в аэрокосмической отрасли, оборонной промышленности и энергетике.
Ключевые производители графена сконцентрированы в США и Великобритании, однако его коммерческое применение пока ограничено зарядными устройствами для смартфонов и ноутбуков или маркетинговыми предложениями наподобие графеновых добавок в велосипедные шины или теннисные ракетки. Активную роль в развитии рынка графена, по прогнозам, будет играть Азиатско-Тихоокеанский регион, который в 2023 году завладел долей в 34%. К примеру, в январе 2025 компания The Advanced Carbons Company (TACC), дочернее предприятие индийского холдинга HEG, производящего графитовые электроды, заключила Меморандум о взаимопонимании с Ceylon Graphene Technologies (CGT) из Шри-Ланки, производящей материалы на основе графита и графена. Одним из ключевых аспектов соглашения станет создание современного производственного объекта по выпуску графена на базе TACC в Индии. Этот завод позволит наладить крупномасштабное производство, обеспечивая рынки инновационными графеновыми продуктами.
Индустрия: перезагрузка
Развитие технологий в ближайшие десятилетия будет определяться несколькими ключевыми направлениями, среди которых квантовые разработки, пьезоэлектрические материалы, перовскиты, графен. Каждая из них имеет потенциал для революционных изменений в экономике, энергетике, медицине и оборонной промышленности.
Квантовые технологии, включая квантовые вычисления, связь и сенсоры, станут одной из самых важных сфер, определяющих будущую архитектуру безопасности. К примеру, квантовый компьютер с 20 миллионами кубитов способен взломать шифрование RSA-2048 всего за 8 часов. Это ставит под угрозу защиту информации, которая сегодня считается надежной. Злоумышленники уже сейчас могут использовать стратегию «store now, decrypt later» (сохранить сейчас, расшифровать позже), перехватывая зашифрованные данные и расшифровывая их в будущем с помощью квантовых технологий.
Доступ к квантовым компьютерам через облачные сервисы также может быть использован в неэтичных целях, например для взлома данных или разработки новых видов оружия. Кроме того, квантовые сенсоры, благодаря своей высокой чувствительности, могут быть применены для слежки и нарушения приватности, что создает дополнительные риски для личной и корпоративной безопасности. Даже квантовое распределение ключей (QKD), которое считается одним из самых безопасных методов передачи данных, не является полностью защищенным. Оно может быть уязвимо к атакам на аппаратное обеспечение, таким как подделка источников фотонов или манипуляции с детекторами. Эти уязвимости подчеркивают необходимость разработки новых методов защиты и постоянного совершенствования существующих технологий для противодействия потенциальным угрозам.
Лидеры технологической гонки – США и Китай – активно инвестируют в квантовые исследования и разработки. И если Вашингтон сконцентрирован на вычислениях и сенсорах, то Пекин делает ставку на квантовую связь. Эти технологии, с одной стороны, позволят создавать сверхзащищенные системы связи, улучшать точность навигации и разведки, ускорять разработку новых материалов и лекарств. С другой, они в равной степени способны представлять угрозу национальной безопасности. При этом важно понимать, что именно реальное применение и воплощение квантовых технологий определит будущее всей индустрии. Адаптация квантовых вычислений для решения конкретных промышленных и социальных проблем станет ключевой задачей, а страны, которые сегодня активно внедряют квантовые технологии, займут лидирующие позиции в будущем. Анализируя мировой ландшафт квантового развития, видно, что в США передовыми игроками являются IT-гиганты и стартапы, тогда как в Китае и Европе ведущая роль принадлежит университетам и научным центрам. В России же основное внимание уделяется промышленным корпорациям (Росатом), которые обладают необходимыми ресурсами для внедрения квантовых решений в свою деятельность. Это открывает перед страной уникальную возможность стать одним из первопроходцев в области применения квантовых вычислений в реальной экономике.
Уже сегодня есть внушительный перечень новых материалов, способных революционным образом изменить человеческие представления о прочности или эффективности. К примеру графен, будучи самым тонким материалом остается пока и самым прочным. Развитие этой технологии может поставить крест на использовании кремния, на базе которого производят микросхемы большинства современных электронных приборов. Он лучше проводит электричество, эффективнее отводит тепло, он гибкий, что открывает новые грани в производстве электроники. Тем не менее, замена кремния на данном этапе остается сложным и трудозатратным процессом, поскольку графен – материал с нулевой запрещенной зоной. То есть, если процессоры на кремнии могут переключаться между состояниями «включено» и «выключено», то в графене электроны могут свободно перемещаться даже при минимальном напряжении.
Решение этой задачи станет ключом к переустройству всего технологического процесса, а также производственных цепочек. Если сейчас основными поставщиками кремния являются Китай, Бразилия, Норвегия, Франция и США, то с графеном в лидерах могут остаться только Китай, США и Канада. Учитывая огромный интерес, который проявляет Индия к исследованию и производству грефановых материалов, можно предположить, что Юго-Восточная Азия будет в авангарде новых технологий.
Здесь же сконцентрируются разработки в области пьезоэлектрических материалов и перовскитов. Азиатско-Тихоокеанский регион, включая Китай, Японию и Южную Корею, уже лидирует в области пьезоэлектриков благодаря развитой электронной промышленности и инвестициям в исследования. Пьезоэлектрики способны собирать энергию из окружающей среды – из вибраций, движений или даже звуковых волн, что открывает путь к созданию автономных устройств, которые не требуют батареек или подзарядки. Как в случае с графеном, устройства на пьезоэлектрических материалах могут быть миниатюрными и гибкими. Все это не только открывает новый простор для креатива, но и создает определенную уязвимость. Использование новых материалов в системах наведения, радарах, беспилотниках, во всяком случае на ранних этапах, не будет иметь ответной силы.
Менее оптимистично стоило бы относиться к применению перовскитов в энергетике. Озабоченность Японии данной технологией очевидна и понятна: потребление электроэнергии растет, а способов ее производства не ставится больше. В таком случае определенные ухищрения, способные повысить эффективность солнечных батарей, выглядят уместно. Но в сравнении с традиционными способами получения энергии перовскитные солнечные элементы вряд ли внесут существенные изменения. Другой аспект заключается в том, что перовскиты могут быть внедрены в электронику, что обеспечит ее дополнительной энергией без подключения в аккумуляторные системы. Это в свою очередь ставит государства перед вызовом беспилотных летательных аппаратов, не нуждающихся в зарядке. Разведка и наведение в таком случае могут быть значительно усовершенствованы.
С одной стороны, подобные разработки откроют так называемое окно возможностей, когда разработка материалов и техники станет быстрее, а их эксплуатация - дешевле и эффективнее. С другой - остается открытым вопрос, как именно будет реагировать большая политика и оборонно-промышленный комплекс: будут ли они с таким же воодушевлением внедрять новые технологии и способны ли будут также быстро разрабатывать контрмеры. Все зависит от способности стран и компаний инвестировать в исследования, решать текущие проблемы и быстро внедрять инновации.
Учредитель: АО «КОНСАЛТ»
Коныгин С.С.
Телефон редакции: 8 (991) 591-71-77, Электронная почта: info@repost.press