О выпитых чашах и лучах света в жизни одного физика-теоретика (Неисповедимы пути магнитно-резонансные)

К.А.Валиев

В предлагаемых воспоминаниях я хочу рассказать о том совершенно необычном для физика-теоретика сложном жизненном пути, который выпал на долю Камиля Ахметовича Валиева, о том, в каких условиях ковался и проявлялся его характер, научный и организационный потенциал. Эти воспоминания, естественно, носят субъективный характер, отражая мой личный взгляд на те периоды его жизни, которые удивительным образом переплетались с моими. Они навеяны моим самым искренним уважением к Камилю Ахметовичу, с которым меня свела Судьба более 40 лет тому назад и с которым у меня с самого начала сложились самые теплые, дружеские и бескорыстные человеческие отношения. И когда Камиль Ахметович занял гораздо более высокое положение, а я оказался в его подчинении, эти отношения тем не менее не означали для меня никаких скидок, когда это касалось моих служебных обязанностей.

Начну с 1957 года. Еще не летал в космос Ю.Гагарин, еще мало кто имел в своих квартирах даже черно-белые телевизоры, еще не началось строительство Останкинской телебашни, но именно в этом году был запущен первый искусственный спутник Земли, длительные усилия физиков-теоретиков закончились созданием квантовой теории сверхпроводимости, а на химкомбинате, который теперь носит название "Маяк", на Урале произошла долго скрывавшаяся от народа первая крупная радиационная авария. Я в ту пору был начинающим аспирантом у Г.В.Скроцкого на кафедре теоретической физики физико-технического института Уральского Политехнического института (УПИ) им. С.М.Кирова в Свердловске и практически еще ничего не знал как о проблемах в области электронного и ядерного магнитного резонанса (сравнительно новых тогда физических направлений), так и о проблемах физики полупроводников.

Следует сказать, что явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) было открыто в Казани в 1944 году Е.К Завойским, а в 1946 году были опубликованы результаты первых наблюдений явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на протоносодержащих веществах двумя группами физиков, руководимых Ф.Блохом (F.Bloch) и Э.Пёрселлом (E.Purcell) в США.

В те годы исследования проводились на установках, которые изготовлялись кустарным образом самими сотрудниками лабораторий. До серийных ЭПР и ЯМР высокого разрешения было еще далеко. На очень молодой кафедре теоретической физики в УПИ тогда еще только начинали создавать первые экспериментальные установки и знакомится с общими проблемами в области электронного и ядерного магнитного резонанса, а в Казани под руководством С.А.Альтшулера и Б.М.Козырева уже велись активные исследования. Е.К.Завойский, ставший впоследствие академиком, к тому времени отошел от этого направления, перейдя на работу в Институт атомной энергии им. И.В.Курчатова (тогда ЛИПАН).

Как раз в 1957 году я переключился на изучение общих теоретических методов исследования механизмов релаксации и уширения резонансных линий, начало которым было заложено в знаменитой работе японских физиков-теоретиков Р.Кубой (R.Kubo) и К.Томитой (K.Tomita) в 1954 году. И тогда же я стал обращать внимание на появляющиеся в Журнале экспериментальной и теоретической физики (ЖЭТФ) среди других статей казанских физиков, статьи К.А.Валиева, бывшего тогда аспирантом у С.А.Альтшулера. Это были теоретические работы посвященные ЯМР в парамагнитных атомах (1957 г.), броуновскому колебательному механизму электронной спин-решеточной релаксации в сложных комплексах парамагнитных солей, известному впоследствии как механизм Альтшулера-Валиева (1958 г.), влиянию формы молекул на скорость электронной спиновой релаксации в жидкости и другим проблемам теории магнитного резонанса и комбинационного рассеяния света.

За совокупность фундаментальных теоретических работ в области электронного парамагнитного резонанса, выполненных в конце 50-х и начале 60-х годов, почти 40 лет спустя, в 1997 году К.А.Валиев был отмечен престижной Международной Премией им. Е.К.Завойского.

Моя первая работа по теории ЭПР в жидких растворах органических радикалов появилась в 1958 году, затем последовало дальнейшее ее развитие. В ней изучалось влияние поступательного броуновского движения молекул в жидкости на ширину линий и релаксацию в ЯМР. С этой работой я и выступил летом 1959 года в Казани на Всесоюзном совещании по парамагнитному резонансу, где уже вместе с Г.В.Скроцким и двумя аспирантами нашей кафедры Т.Г.Изюмовой и А.К.Чирковым я лично познакомился с К.А.Валиевым. Он в то время был уже зрелым ученым, доцентом, заведующим кафедрой физики Казанского Педагогического института. Его очень заинтересовала тогда моя работа, мы обменялись оттисками и с тех пор наше взаимодействие стало более тесным. Эти контакты не прерывались и в дальнейшем.

На пороге Физико-технического института Татарского филиала АН СССР: Т.Г.Изюмова, Г.В.Скроцкий, К.А.Валиев, А.А.Кокин. г.Казань 1959 год.

Научная деятельность кафедры теоретической физики в УПИ к тому времени была направлена как на теоретическое, так и на экспериментальное изучение физики явлений электронного и ядерного магнитного резонанса, а также на использование этих явлений для практических задач, в частности, для создания высокочувствительных квантовых магнетометров. Моей узкой специализацией стала теория ядерного магнитного резонанса в жидкостях. Этим вопросам была посвящена и моя кандидатская диссертация.

В 1963 г. К.А.Валиев приехал в Свердловск в Институт физики металлов Уральского филиала АНСССР для защиты диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук, которая была посвящена исследования механизмов релаксации и уширения линий ЯМР, ЭПР и комбинационного рассеяния света в жидкостях (одним из оппонентов у него был Г.В.Скроцкий). Я присутствовал на этой защите и хорошо помню как четко и просто, пользуясь наглядными образами, пояснял К.А.Валиев те механизмы, которые были изучены в диссертации. Я не мог тогда удержаться от выступления, в котором активно поддержал эту работу. Диссертация была блестяще защищена. Научная карьера физика-теоретика К.А.Валиева представлялась нам всем тогда вполне ясной и предсказуемой. А меня радовала перспектива дальнейшего научного сотрудничества. Но в жизни для него, как и для меня, все оказалось гораздо сложнее и интереснее.

К.А.Валиев

Весной 1964 года я еще ничего не знал об организации в молодом городе-спутнике Москвы Зеленограде нового Научного Центра и продолжал работать доцентом на кафедре теоретической физики в Свердловске, читая лекции по курсам теоретической физики. Но в конце августа того же года, вернувшись из турпохода в район ледника Федченко на Памире, я нашел дома письмо от Камиля Ахметовича Валиева. Он только что перешел на работу в Зеленоград в качестве начальника физического отдела предприятия п/я 2015 - "Почтового ящика". Позднее это предприятие стало называться НИИ Микроприборов (НИИМП). Этот институт уже работал в новом направлении полупроводниковой техники - микроэлектронике, ставшей затем материальной базой III- и IV-го поколения электронных вычислительных машин, обеспечивших научно-техническую революцию в области информатики. К сожалению, в эту революцию наша Страна вступила много позже по сравнению с США и другими странами и в этом была "заслуга" тех, кто объявил в свое время кибернетику буржуазной лженаукой. В письме К.А.Валиев предлагал перейти к нему в отдел на работу в качестве начальника теоретической лаборатории.

В конце сентября я вылетел в Москву, явился в Зеленоград и в один короткий рабочий день - субботу был представлен сразу директору института И.Н.Букрееву и директору Зеленоградского Научного центра Ф.В.Лукину, получил от них добро, а уже утром в понедельник в Министерстве электронной промышленности СССР мне выдали разрешение на Московскую прописку в Зеленограде - так называемый "лимит". Меня приятно поразила тогда такая оперативность. Немаловажную роль в решении ехать в Зеленоград сыграла и перспектива быстро получить приличное жилье и также реакция Г.В.Скроцкого, который сразу сказал: "Раз Валиев зовет, то поезжай!" Но более всего, пожалуй, меня привлекала все-таки возможность проявить себя в совершенно новой области деятельности.

Высококвалифицированные москвичи в то время очень неохотно переходили на работу в строящийся город-спутник с его еще бытовой неустроенностью, грязью на не везде еще асфальтированных дорогах, с большим количеством предстоящих новых непривычных забот. Поэтому приходилось привлекать более легких на подъем, готовых взяться за любое дело, "провинциалов-лимитчиков", а также и бесквартирную зеленую молодежь. Тогда ни один ВУЗ в стране не готовил еще специалистов в области нарождающейся микроэлектроники. Ими становились инженеры радиотехнических специальностей, которые работали на полупроводниковых предприятиях, таких как Томилинский завод полупроводниковых приборов, а также молодые физики-экспериментаторы и теоретики. Между тем переход к микроэлектронике не означал простое уменьшение размеров дискретных полупроводниковых транзисторов. Это был переход к качественно новой, и в первую очередь, планарной технологии с последующим ее развитием. Соответствующие специальности в ВУЗах появились позднее.

При приеме на работу на предприятия микроэлектроники в Зеленограде существовало тогда негласное ограничение - не старше 35 лет. Мой возраст оказался предельным. В сентябре мне как раз исполнилось 35 лет. Учитывалась также и рекомендация К.А.Валиева. Ему тогда было только 33 года. Вернувшись домой, я ускоренным образом дочитал студентам свой курс по теории магнитного резонанса, уволился из УПИ и 16 ноября 1964 года приступил к работе в физическом отделе предприятия п/я 2015.

В состав физического отдела входила и теоретическая лаборатория, в которой кроме меня было вначале четыре молодых сотрудника (Б.Седунов, В.Земсков, В.Демидов, Н.Сорокин), затем она дополнилась еще тремя молодыми физиками-теоретиками из Казани (Р.Тимеров, А.Мороча, Е.Иванов). Начальник отдела К.А.Валиев, как и большинство сотрудников, был тогда мало знаком с физикой и технологией полупроводниковых приборов. Всем необходимо было интенсивно учиться новому делу. В лаборатории был организован регулярно действующий научный семинар, в работе которого на первых порах принимал участие и К.А.Валиев. Этот семинар стал одним из действенных способов самообразования и повышения квалификации сотрудников теоретической лаборатории. Сам Камиль Ахметович с присущим ему упорством принялся усердно изучать азы незнакомой ему полупроводниковой технологии. Его колоссальная работоспособность, дотошное стремление проникнуть во все детали вопроса, а также его способность очень четко и на хорошем русском языке формулировать свои мысли всегда поражала. Дело доходило до того, что, даже будучи позднее директором крупного предприятия, он своей рукой исправлял орфографические ошибки и расставлял знаки препинания на приносимых ему на подпись документах. Это отношение к русскому языку тем более поучительно, что в детстве, проведенном в далекой татарской деревне, он практически не говорил по-русски. И как стыдно в связи с этим должно быть нам, русским, сплошь и рядом очень небрежно обращающимся с родным языком.

Увлеченный примером начальника я тоже с энтузиазмом принялся осваивать новое для меня дело. Мои же знания, как в области физики полупроводников, так и вообще в области твердого тела были более чем скромны. Тогда, например, я не имел никакого представления даже о p - n переходе. Поэтому мне пришлось глубоко погрузиться в литературу. Вот тут то я и ощутил те трудности, с которыми приходится встречаться во вновь организуемых Научных центрах. Помещений для разворачивания работ нехватало. Наша теоретическая лаборатория размещалась некоторое время в переоборудованном женском туалете, но вскоре и его пришлось уступить химикам, которых привлекла готовая канализационная система. "Почтовые ящики" были режимными предприятиями и в этом отношении существенно отличались от институтов Академии Наук или Вузов. В библиотеке Зеленоградского Научного центра в то время более-менее была представлена в основном только периодическая литература за два-три последних года, и поэтому "за знаниями" сотрудникам института приходилось часто ездить в Москву в Государственную публичную научно-техническую библиотеку (ГПНТБ) или Ленинскую библиотеку, оформляя каждый раз "местную командировку". А ксероксов тогда еще не было! Но это все были сравнительно мелкие трудности. У К.А.Валиева, конечно, служебных забот было гораздо больше. Но несравнимо более трудная служба для него была еще впереди.

В то время я часто встречался с К.А.Валивым у него дома, где он охотно делился своими мыслями, сомнениями и планами на будущее. Меня тоже мучили многие вопросы. Еще в Свердловске я много думал о когерентных явлениях в оптике. Возможности голографии, которая была открыта еще в 1948 г., для использования в вычислительных процессах тогда только начали обсуждаться. Но для микроэлектроники эти явления, как тогда казалось, не должны были иметь значения. В теоретической лаборатории на первых порах по предложению К.А.Валиева было начато изучение явлений электрического и теплового пробоя в полупроводниках, как основных причин выхода приборов из строя.

Между тем чувствовалось, как все в Зеленограде быстро меняется: строились производственные здания, закупалось и монтировалось оборудование, интенсивно возводились жилые дома, город благоустраивался.

В феврале 1965 года К.А.Валиеву была предложена должность директора организованного в марте 1964 года предприятия п/я 2021, на котором должны были создаваться приборы микроэлектроники. Помню мы узнали от него об этом, когда были вместе с Б.С.Борисовым у него дома. Он еще пошутил, в том духе, что если во всех бедах России, в том числе и в отставании в микроэлектронике, виноват хан Батый со своим Нашествием, то будет естественным, если за выправление положения возьмется именно он - сын Татарстана. Думаю, что в том разговоре мы оказали ему косвенную поддержку. Он принял это предложение. К.А.Валиеву тогда едва исполнилось 34 года.

Тогда еще не устоялись термины в новой технике и молекулярной электроникой называли то, что сейчас принято называть просто микроэлектроникой. Реальная молекулярная электроника, использующая в качестве элементов отдельные молекулы и даже атомы, - была тогда еще делом далекого будущего и только сейчас начали появляться первые поисковые работы в этом направлении. Так что название института НИИ Молекулярной Электроники (НИИМЭ), которое впоследствии получило предприятие п/я 2021, было чисто условным.

На новом посту в феврале 1964 года он сменил первого руководителя института И.А.Гуреева. К.А.Валиев был единственным доктором наук в институте. Я оцениваю этот его шаг как гражданский подвиг, на который мало кто мог тогда отважиться. Я не слышал ни об одном физике-теоретике, который в таком же молодом возрасте согласился бы взяться в организации сколько-нибудь сравнимого по сложности нового технического направления, фактически за создание новой промышленной области, то есть за решение задач, в какой-то степени аналогичных встретившимся при создании атомной промышленности: это организация научных исследований, оснащение необходимым оборудованием и обеспечение специальными материалами, разработка интегральных схем, их опытное и, наконец, массовое серийное производство.

Вот это, действительно, была уже не службишка, а служба! В решимости взяться за нее возможно сыграл свою роль задор молодости и невозможность тогда правильно оценить в то время реальные препятствия и трудности, которые предстояло преодолеть, а также честолюбивое желание "утереть нос" этим московским снобам. Но раз уж пришлось ему взяться за гуж, то эту чашу-гуж предстояло "тянуть", и тянуть ее он стал достойно. До сих пор, встречая старых сослуживцев по НИИМЭ, я слышу о нем самые теплые слова. Много их было сказано и на праздновании 35-летнего юбилея НИИМЭ в 1999 году.

Вместе с небольшой частью своей лаборатории в конце февраля 1965 года я перешел по предложению К.А.Валиева в этот институт и оказался там одним из самых старших по возрасту. Мой уральский "земляк" Б.С.Борисов тоже перешел на работу в НИИМЭ, где вскоре стал начальником одного из технологических отделов. Вначале институт (тогда около 400 человек) располагался в помещении механического цеха завода "Элион", затем в большом зале гермозоны завода "Компонент", разделенном шкафами на отделы, и лишь весной 1966 года мы стали перебираться в недостроенное еще здание своего НИИМЭ. Строители продолжали работать, сотрудники института часто помогали строителям без отрыва от основной работы в качестве чернорабочих. О темпах развития института можно судить хотя бы по тому, что отдел кадров порой принимал на работу с предоставлением квартир сотни людей в месяц. Это, конечно, имело и отрицательную сторону, поскольку очень скоро стало не хватать помещений, а подразделения института в значительной степени оказались засоренными случайными людьми.

В это время К.А.Валиев получает звание профессора по специальности теоретическая и математическая физика. В открывшемся в 1965 г. в Зеленограде Московском институте электронной техники (МИЭТе) он создает и возглавляет затем кафедру физики и технологии интегральных микросхем (ФТИМС), ставшую выпускать специалистов для новой области техники. Эту кафедру окончил мой старший сын Сергей.

К.А.Валиев

Отставание в области микроэлектроники от мирового уровня в нашей Стране в 70-80-годы оценивалось в среднем в 5 лет. Так первый планарный биполярный транзистор в НИИМЭ был создан в отделе Е.П.Дробышева в 1965 г. (через 6 лет после создания такого транзистора американской фирмы Fairchild Semiconductor). Именно это, по-видимому, было и основной причиной того, что в нашей Стране был широко распространен "метод" копирования добытых спецслужбами оправдавших себя "зарубежных аналогов" и при этом далеко не достаточно осваивались оригинальные отечественные разработки, которые для этого должны были "внедряться", то есть обязательно преодолевать какие-то препятствия. Тогда казалось, что с освоением биполярной планарной технологии уже достигнут долгожданный рубеж и дальше останется простая рутинная работа, но оказалось, что это было только начало. Казавшиеся вначале совершенно неперспективные полевые МОП-транзисторы стали все заметнее и заметнее конкурировать с биполярными приборами. Сложность интегральных схем стала быстро расти и в них все более определяющую роль стали играть полевые приборы. А впереди были большие, сверхбольшие и ультрабольшие интегральные схемы (БИС, СБИС и УБИС), микропроцессоры, и многое другое. К.А.Валиеву предстояло налаживать опытное, а затем и массовое производство интегральных микросхем - совсем не простая рутинная работа.

Расскажу о некоторых сторонах стиля работы молодого директора института. Ясно, что в тех условиях на него свалилось громадное количество разных хозяйственных, организационных, административных и производственных обязанностей. Однако все-таки одной из своих главных обязанностей он считал постоянную работу с быстро растущим количеством научной информации. Я видел какую гору научной литературы в виде оригинальных статей и книг не просто просматривал, а буквально переваривал тогда К.А.Валиев (Замечу, что такая работа продолжается и сейчас). Постоянная учеба в течение всей жизни путем самообразования - это характерная черта настоящего Ученого. Такое отношение к научной информации не часто встретишь у руководителей даже небольших научных организаций, да и знанием английского языка, необходимого для этой работы, могут похвастаться далеко не все из них. Три первых года работы в НИИМЭ я исполнял обязанности Ученого секретаря и бывал часто свидетелем того, как на заседаниях Научно-технического Совета института Камиль Ахметович включался в обсуждение самых разных научных и технических вопросов, демонстрируя при этом неизменно высокую эрудицию. Это невольно вызывало большое уважение к директору у всех присутствующих.

Ясно, что для выполнения всех обязанностей директору было мало 8-часового рабочего дня, работа продолжалась и "после работы". Как правило основное рабочее время директор проводил в своем кабинете и был всегда доступен для сотрудников института. Вопросы решались тут же оперативно, ничего не откладывалось в дальний ящик. В этом он резко отличался от других руководителей института, сменивших его потом на этом посту. К ним можно было попасть обычно только в дни приема по предварительной записи у секретаря, а некоторые документы, даже требующие простой формальной визы, у них вылеживались месяцами. Вот уж не скажешь о них, что они работали "на износ".

Хочу отметить здесь один момент, который я, как "злопамятный человек", вспомнил много лет спустя. В 1965 году с Свердловске проходила очередная Всесоюзная конференция по Магнетизму, на которой были конечно и доклады по ядерному магнитному резонансу. Помню как на мою просьбу отпустить меня на эту конференцию К.А.Валиев тогда сказал: "Сан Саныч, нам с тобой больше не придется заниматься магнетизмом и ядерным резонансом" и отказал. Но я еще долго продолжал следить по литературе за работами в области ядерного резонанса, хотя уже сам, естественно, и перестал работать в этой области. Замечу, что в командировках для участия в других полупроводниковых и общефизических конференциях отказа у директора практически мы не получали.

В 1967 году при НИИМЭ закладывается опытный завод "Микрон". В Институте между тем разрабатывались, а на заводе осваивалось производство все более сложных интегральных микросхем. В Стране создается новая быстро развивающаяся промышленная область - микроэлектроника и существенную роль в этом сыграл К.А.Валиев. За организацию завода и производства широкой номенклатуры интегральных схем директор НИИМЭ и завода Микрон в 1974 году К.А.Валиев, вместе с рядом руководителей других предприятий Зеленограда, получил Ленинскую премию.

Следует отметить что в НИИМЭ осуществлялись не только конструкторские и технологические разработки интегральных микросхем. Достаточно широко и на хорошем научном уровне благодаря поддержке директора института, понимавшего роль фундаментальной науки в достижении качественно новых прикладных результатов, в институте проводились также и поисковые экспериментальные и теоретические научные исследования.

Так, в физическом отделе А.В.Ракова, куда входила и наша теоретическая лаборатория, интенсивно велись исследования фазового перехода металл-полупроводник в окислах ванадия, и, в частности, в двуокиси ванадия - материале, обладающим очень резким (на много порядков) скачком сопротивления при изменении температуры в пределах одного градуса вблизи 67 ⁰С и резким скачком оптических свойств. Тогда перед нами светила надежда использовать это явление для создания принципиально новых приборов микроэлектроники. В отделе была разработана технология получения аморфных и монокристаллических пленок двуокиси ванадия и исследованы их оптические и электрические свойства, дана теоретическая модель некоторых свойств фазовых переходов металл-диэлектрик. Были также развернуты работы по созданию оперативной голографической памяти большой емкости на основе свойств пленок двуокиси ванадия и получены уникальные экспериментальные результаты. Как экспериментальные так и теоретические исследования этих явлений в НИИМЭ велись, как говорится, на мировом уровне и в нашей Стране практически у нас не было конкурентов. Ряд полученных и опубликованных результатов нашел признание и за Рубежом. Несмотря на громадную занятость решением различных производственных, административных и хозяйственных задач К.А.Валиев и сам активно участвовал в этих исследовательских работах. Вскоре он был избран членом-корреспондентом АН СССР. Думаю, что именно эти годы были для К.А.Валиева самым светлым периодом работы в НИИМЭ, как и для меня тоже.

Я слышал тогда неоднократно полушуточные реплики в адрес нашей лаборатории. Мол, для НИИМЭ она не играет никакой роли, поскольку не участвует непосредственно в разработке интегральных микросхем, и К.А.Валиев держит ее только "для интеллигентности". Думаю, что этой интеллигентности как раз не хватало некоторым разработчикам для того, чтобы стараться искать и поддерживать принципиально новые, патентоспособные решения, а не просто копировать зарубежные образцы. Это прекрасно понимал К.А.Валиев. Действительно, наша лаборатория не только выполняла теоретические исследования достаточно высокого научного уровня, и тем самым, по крайней мере косвенно, влияла на научный уровень исследований в других подразделениях отдела и института, но также готовила для них творчески активные кадры. Некоторые из сотрудников лаборатории затем стали руководителями других подразделений института, другие стали ведущими специалистами в институтах Академии Наук. К тому же лаборатория не чуралась и сугубо технологических задач.

К тому времени наблюдался сильный прогресс в создании кремниевой оперативной памяти большой емкости и голографическое направление стало казаться неконкурентоспособным. Кроме того оно вообще не соответствовало основным направлениям деятельности предприятия. Все работы, связанные с фазовым переходом в двуокиси ванадия, и созданием голографических запоминающих устройств были полностью прекращены после перехода в 1977 году К.А.Валиева на работу в Академию Наук СССР, как бесперспективные и бесполезные для предприятия.

Голографическая память не была создана. Хочу еще раз подчеркнуть, что подобные исследования за Рубежом практически не проводились и НИИМЭ можно было считать первопроходцем в этой области. В настоящее время в Стране такого рода работы практически вообще не ведутся. Что касается исследования фазового перехода в окислах ванадия, то интенсивные усилия по моим представлениям практически прекратились и за Рубежом. Я думаю, что одной из причин этого могло стать переключение внимания многих работавших в этом направлении физиков на поиски сверхпроводимости, а позднее на осмысливание и разработку модели механизма открытой в 1987 году И.Беднорцем (J.Bednorz) и К.Мюллером (K.Müller) в филиале фирмы IBM в Цюрихе высокотемпературной сверхпроводимости в окислах со слоистой структурой типа перовскита, где явление фазового перехода металл-полупроводник играло весьма существенную роль. Интересно, что и структура некоторых высокотемпературных проводников в какой-то мере оказалась подобной структурам окислов ванадия.

После ухода К.А.Валиева физический отдел А.В.Ракова и наша лаборатория переключились на разработку оптических методов неразрушающего контроля геометрических и физических параметров полупроводниковых структур, а позднее и на моделирование элементов интегральных микросхем с субмикронными характерными размерами.

По мере роста степени интеграции уменьшались минимальные топологические размеры (проектные нормы) элементов СБИС. Заметим, что рекордное значение длины канала отдельного кремниевого МОП-транзистора плавникового типа, достигнутое физиками Калифорнийского университета в США в конце 1999 года, уже составляет 18 нм = 0,018 мкм. Для сравнения заметим, что широко распространенные коммерческие персональные компьютеры типа Pentium фирмы Intel выполняются уже на основе 0,18 мкм технологии и полным ходом осваивается 0,13 мкм технология. Технологическое отставание нашей микроэлектроники, которое оценивалось в начале 60-х годов в 5 лет, ликвидировать так и не удалось, да и трудно было его добиться в условиях сохранения роли постоянно догоняющего, даже при сравнительно щедро отпускаемых средствах. В последние годы это отставание в нашей промышленности существенно увеличилось. На заводе же Микрон началось пока освоение только 0,5 мкм технологии при производстве СБИС. Этому уровню в 2000 году, по-видимому, соответствует отставание более 10 лет.

Уже к 1977 году становилось ясно, что в создавшихся тогда условиях очень трудно будет сколько-нибудь сократить имевшееся отставание. Думаю, что это было одной из основных причин перехода К.А.Валиева из электронной промышленности в Академию Наук в 1977 году. В Академии наук он полностью отдается своему любимому делу - научным исследованиям и активно публикуется в периодической научной литературе. В 1986 году он издает своеобразный аналитический обзор-книгу "Микроэлектроника: Достижения и пути развития". Результат проведенных исследований в области субмикронной литографии был обобщен затем в монографии "Физика субмикронной литографии", опубликованной К.А.Валиевым в 1990 году.

В 1984 г. К.А.Валиев был избран действительным членом Академии Наук СССР и в настоящее время является председателем Президиума Научного Центра РАН по проблемам вычислительной техники и систем управления, а также уже около 10 лет директором организованного им же Физико-технологического института РАН (ФТИРАН), заведующим базовой кафедрой физических и технологических проблем микроэлектроники в Московском физико-техническом институте (МФТИ) и главным редактором журнала "Микроэлектроника". И это еще не все.

Снова отвлекусь от проблем микроэлектроники. В январе 1961 года благодаря усилиям известного физика-теоретика, ныне покойного академика, а тогда еще члена-корреспондента АН СССР, С.В.Вонсовского на Урале была организована I-ая Всесоюзная зимняя школа физиков-теоретиков. Она проходила на турбазе Коуровка, на берегу р. Чусовой в очень живописном месте и продолжалась 12 дней. Мне посчастливилось тогда побывать на ней вместе с Г.В.Скроцким и другими аспирантами кафедры теоретической физики УПИ, пообщаться и познакомиться со многими видными советскими физиками-теоретиками. В одной из первых "Коуровок" участвовал и К.А.Валиев, работавший тогда еще в Казани. В то время школы были посвящены в основном бурно развивавшимся квантово-полевым методам в теории твердого тела.

Затем такие школы стали проходить регулярно сначала ежегодно, затем через год в разных живописных местах Урала и Предуралья. Независимо от места проведения все они назывались "Коуровка". Самым замечательным в этих школах была полная демократичность отношений между всеми их участниками. Молодые теоретики могли на них наиболее доступным образом, как говорится, из первых рук узнавать о современных проблемах и достижениях не только в теории твердого тела и теории полупроводников, но в других смежных областях науки. Возможность выступать с сообщениями о своих результатах представлялась любому желающему независимо от его научного веса и возраста. Это был своеобразный Клуб ученых, где в непринужденной, свободной от условностей обстановке происходили обсуждения самых разных и не обязательно научных вопросов, легко, иногда даже на лыжне, завязывались полезные знакомства. В первых "Коуровках" повышали свою теоретическую квалификацию и ряд молодых сотрудников кафедры теоретической физики УПИ. Работая в Зеленограде я также старался с этой же целью использовать участие как в "Коуровках", как и других общесоюзных школах-симпозиумах. Я и ряд сотрудников теоретической лаборатории НИИМЭ бывали там неоднократно и не только в качестве слушателей. Некоторые новые идеи, которые разрабатывались затем в лаборатории, возникали часто именно в таких школах.

Метод обучения и повышения квалификации посредством участия в соответствующих школах широко использовался также и за Рубежом и оказался очень полезным и эффективным. Директор НИИМЭ К.А.Валиев с пониманием относился к полезности этих командировок и у нас обычно не возникало в связи с этим никаких трудностей. Это понимание я особенно ценил позднее после того, как руководство институтом перешло к другим людям, далеким от теоретической физики, считавших себя очень практичными руководителями, но не знавших в отличие от К.А.Валиева, что нет ничего практичнее хорошей теории. Считалось, по-видимому, что для получения прямого и дешевого результата достаточно просто копировать зарубежные образцы. Теоретическая лаборатория в НИИМЭ лет пятнадцать тому назад была в конце концов расформирована и прекратила свое существование.

Школы, подобные "Коуровкам", затем стали возникать в нашей Стране по самым разным направлениям науки и техники. Многие из них по разным причинам закончили уже свое существование. Первые школы по микроэлектронике прошли под председательством К.А.Валиева под Киевом еще в начале 80-х годов. Они продолжают регулярно проводиться в других местах и сейчас. А "Коуровки" стали Международными. В 2000 году XXVIII "Коуровка" прошла на бывшей базе отдыха знаменитого химкомбината "Маяк".

В 1992 году К.А.Валиев снова пригласил меня к себе на работу уже в Физико-технологический институт РАН, чтобы продолжить работу по моделированию элементов интегральных микросхем и, кроме того, поручил мне чтение уже в МФТИ факультетского курса "Физика полупроводниковых приборов микро- и наноэлектроники", а также базового курса "Методы моделирования элементов интегральных схем с субмикронными размерами". Эти лекции я читал в течение 1993-1995 годов. Некоторые лекции ранее читал и сам К.А.Валиев. Мой младший сын Володя, будучи студентом МФТИ, слушал их. По материалам лекций нами было издано учебное пособие для студентов МФТИ "Физика полупроводниковых приборов микро- и наноэлектроники".

Рождающееся в настоящее время у нас на глазах новое научное направление - квантовые компьютеры и квантовые вычисления - обещает фантастические перспективы. Практическая реализация полномасштабных квантовых компьютеров может стать еще более революционизирующим скачком, чем переход от дискретных полупроводниковых приборов к интегральным схемам. Первые соображения об исключительных возможностях квантовых вычислительных процессов были высказаны еще в 1980 году советским математиком Ю.И.Маниным, а в 1982 году в очень эмоционально выраженной форме американским физиком-теоретиком Нобелевским лауреатом Р.Фейнманом (R.Feynman). Это сразу вызвало большой поток теоретических исследований, которые не вселяли сначала особого оптимизма. Однако с 1994 года после изобретения П.Шором (P.Shor) квантового алгоритма факторизации многозначных чисел стали особенно ясными реальные перспективы квантовых вычислений.

В последнее время изучению открывшихся возможностей уделяется очень большое внимание. Квантовые компьютеры, работы по реализации которых находятся еще в самом зачаточном состоянии, в перспективе не только способны многократно ускорить процесс вычислений, но и организовать совершенно новые процессы переработки информации, в принципе недоступные классическим компьютерам, даже построенным на наноэлектронном уровне. На основе квантовых вычислительных процессов открывается возможность, например, полного засекречивания передаваемой информации (криптография). Совершенно иначе представляются и аппаратные средства таких компьютеров. Квантовые компьютеры, по-видимому, не будут настольными приборами.

Уже несколько лет активно работают в области квантовых компьютеров и квантовых вычислений группы исследователей в США, Англии, Австрии, Китае, Германии, Австралии и ряде других стран. В нашей же стране подобные исследования до 1998 года практически совсем не велись и поэтому на русском языке практически ничего не публиковалось. Следует отметить, что яркие теоретические работы в области квантовых вычислений, получившие очень широкую мировую известность, были выполнены и нашими соотечественниками, такими как выпускник МФТИ А.Китаев, работавшими и публиковавшимися в основном за Рубежом. Поэтому исключительно важную роль в привлечении внимания к новым взглядам на квантовые информационные процессы в нашей Стране сыграла книга академика Б.Б.Кадомцева "Динамика и информация", изданная в 1997 году. В ней были приведены также и первые элементарные сведения о квантовых компьютерах.

Первые экспериментальные результаты на охлажденных лазером до ультранизких температур ионах в ловушках, подвешенных в сверхвысоком вакууме, были получены в США в 1995 году. Я узнал о них в том же году, когда на эти работы мое внимание обратил К.А.Валиев, уже успевший познакомиться с первыми публикациями на эту тему. В другом варианте реализованного в США и Англии в 1997 году жидкостного ядерного магнитно-резонансного (ЯМР) прототипа квантового компьютера его основой становятся не ионы в ловушках, как в первом случае, и не специальные наноэлектронные структуры, как в интегральных схемах, а помещенный в ЯМР-спектрометр высокого разрешения некоторый объем органической жидкости из достаточно больших молекул (хлороформ, трихлорэтилен и др), содержащих несколько атомов с ядерными спинами 1/2. Ядерные спины играют здесь роль двухуровневых элементов, так называемых квантовых битов или кубитов, являющихся основой любого квантового компьютера. Каждая из этих молекул в свою очередь играет в нем роль независимого компьютера, а большое их число благодаря параллельной работе обеспечивает необходимый уровень сигнала на выходе такого вычислительного устройства. Ввод информации, управление вычислительным процессом и считывание результата осуществляется с помощью хорошо разработанных ЯМР методов.

Были предложены и другие варианты возможной реализации квантовых компьютеров, использующих помимо ядерных спинов также и электронные спины, полупроводниковые и сверхпроводящие наноструктуры. Конечно, на пути практической реализации таких компьютеров, встретится еще много препятствий и трудностей, преодоление которых может занять не менее 10 лет. Все это представляет собой исключительный интерес как с точки зрения создания новой вычислительной техники, так и с точки зрения развития представлений самой квантовой физики.

Обращение к известным понятиям ядерного магнитного резонанса, ставшего базой для хорошо разработанных технических инструментов (таких как высокочувствительные спектрометры для химического анализа, магнетометры, ЯМР-томографы для медицины и др.), а теперь и квантовых компьютеров, становится мощным и увлекательным стимулом и для развития самого метода ЯМР.

Отсюда становится понятным тот энтузиазм и то увлечение, которые захватили Камиля Ахметовича при знакомстве с работами в области ЯМР квантовых компьютеров. Оно возвращало его в те молодые годы, когда он активно работал над обоими своими диссертациями.

Помню как засветились глаза К.А.Валиева осенью 1997 года, когда нам попало в руки сообщение об осуществлении простейших квантовых операций на ядерных спинах органических молекул в жидкости. Он сразу же поделился своим восторгом со мной и сказал: "Сан Саныч, мы с тобой старые резонанщики и кто как не мы должны взяться за это дело". И опять с той же энергией, с которой он в свое время овладевал тонкостями полупроводниковой технологии, он включился в изучение мощного потока информации, посвященного исследованиям в области квантовых компьютеров, поступающего сейчас в основном через Интернет. Так же дотошно он стал разбираться в новых представлениях и понятиях, появляющихся в многочисленных работах, в тонкостях математического аппарата, используемого при анализе квантовых вычислительных процессов.

В 1998 году в институте создается специализированная лаборатория физики квантовых компьютеров, одним из первых сотрудников которой стал я, а возглавил ее сам К.А.Валиев. Сейчас в лаборатории уже пять сотрудников. Под руководством К.А.Валиева в институте начал работать регулярный научный семинар, посвященный квантовым вычислениям и квантовым компьютерам. Несколько первых докладов на семинаре он сделал сам. На этом семинаре вначале обсуждались новые появившиеся сообщения. Это был своеобразный ликбез. Затем все чаще стали докладываться и оригинальные работы. Но чаще всех выступал сам К.А.Валиев. В это же время он выступает с обзорными докладами в различных организациях, а также на конференциях, привлекая широкую физическую общественность к проблемам квантовых вычислений и публикует ряд статей общего характера, в которых анализируется перспективность различных вариантов реализации квантовых компьютеров. Семинар К.А.Валиева получил известность и за стенами института, его стали посещать и выступать с докладами представители других организаций. В декабре 1999 года в Черноголовке под его председательствам прошла Первая Российская школа по квантовым методам обработки информации. Основными лекторами на ней были сам К.А.Валиев и сотрудники нашего института.

Одним из направлений в ЯМР квантовых компьютерах, имеющим к тому же хорошие перспективы с точки зрения создания полномасштабного ЯМР квантового компьютера, но пока еще никак не реализованного, является использование полупроводниковой наноструктуры с определенным образом расположенными в ней донорными атомами с ядерными спинами 1/2. Эта идея была высказана австралийским физиком Б.Кейном (B.Kane) в 1998 году. В качестве одного из научных направлений лаборатории физики квантовых компьютеров было выбрано именно это направление. На этот выбор, конечно, оказало влияние и то, что в лице К.А.Валиева удачно соединились как очень богатый опыт в области полупроводниковой технологии, так и опыт работы в области теории ядерного магнитного резонанса. Вот и скажи теперь 35 лет спустя, что не придется мол нам больше, Сан Саныч, заниматься магнитным резонансом.

К настоящему времени в лаборатории уже получен и опубликован целый ряд новых теоретических результатов, и в частности по полупроводниковым ЯМР квантовым компьютерам, ведутся исследования, как развивающие уже известные работы, так и обосновывающие новые оригинальные предложения. Ликбез практически можно считать законченным, и теперь лаборатория в состоянии самостоятельно проводить исследование самых разных проблем квантовых компьютеров на современном научном уровне. Мы с Камиль Ахметовичем в сжатые сроки подготовили к изданию первую отечественную монографию "Квантовые компьютеры: надежды и реальность". Она вышла из печати буквально накануне его юбилея 15 января 2001 года. Мы попытались изложить в ней основные принципы квантовых вычислений, описать различные возможные варианты осуществления квантовых операций и проанализировать перспективы создания полномасштабных квантовых компьютеров. В книгу также включены и некоторые оригинальные результаты.

К сожалению, следует отметить, что до сих пор не удается организовать ни в нашем институте, ни в каком-либо другом институте полномасштабные экспериментальные исследования. Это связано, прежде всего, с общими трудностями, переживаемыми Страной, с отсутствием средств на приобретение необходимого оборудования, а также с падением былого престижа научной карьеры среди молодежи. Однако хочется думать, что усилия Камиля Ахметовича, предпринимаемые в последние годы, не пропали даром и в России, не смотря ни на какие трудности, появятся энтузиасты, готовые приложить все свои силы на осуществление заманчивых перспектив. Ведь такие энтузиасты, совершавшие научные подвиги, как мы знаем, находились в России и в более трудные для нее времена.

Если удалось бы в ближайшее время наряду с теоретическими исследованиями развернуть экспериментальные исследования с простейшими прототипами квантовых компьютеров, то наша Наука получила бы шанс не оказаться среди аутсайдеров в начинающейся игре. Но если же эксперименты с квантовыми компьютерами начнутся в России с опозданием по сравнению с другими странами, догнать уже, как показывает опыт микроэлектроники, опять будет уже невозможно.

В свои семьдесят лет К.А.Валиев по-прежнему энергичен, целеустремлен и сохраняет высокую творческую активность и большую работоспособность, завидную даже для значительно более молодых сотрудников. Далеко не многие способны в таким возрасте "чашу эту тянуть". Своим примером, как тот капитан из песни В.С.Высоцкого, он как бы говорит себе и другим: "Еще не вечер, еще не вечер!".

Обращаясь теперь в заключение к самому Камилю Ахметовичу скажу: Дорогой Камиль Ахметович, желаю тебе крепкого здоровья, счастья, дальнейших творческих успехов и многих, многих лет жизненной активности, чтобы подольше тянуть при лучах полного света только радостные чаши.