• «Ο στόχος είναι να φτιαχτούν υπολογιστές που θα λειτουργούν με το φως. Αυτοί οι υπολογιστές ονομάζονται κβαντικοί υπολογιστές και είναι το μέλλον των υπολογιστών. Και θα είναι και πολύ πιο γρήγοροι αυτοί οι υπολογιστές, δηλαδή χιλιάδες φορές πιο γρήγοροι» εξηγεί στα «Ρ.Ν.» ο μεταδιδακτορικός ερευνητής του ΙΤΕ, του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ
Το μέλλον των υπολογιστών θα είναι το φως. Αυτό εξήγησε μιλώντας στα «Ρ.Ν.» ο Ρεθεμνιώτης μεταδιδακτορικός ερευνητής του ΙΤΕ, του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ, Εμμανουήλ Μαυροτσουπάκης, όπου στο πλαίσιο της διδακτορικής του διατριβής προέκυψε μια πρωτότυπη έρευνα που βάζει ένα σημαντικό – θεμελιώδες λιθαράκι στη δημιουργία των μελλοντικών υπολογιστών, των λεγόμενων κβαντικών, δηλαδή εκείνων που θα λειτουργούν εξολοκλήρου με το φως.
Ο συντονισμός της ερευνητικής αυτής προσπάθειας έγινε από το Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ) του ΙΤΕ, από την ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον συνεργαζόμενο ερευνητή του ΙΗΔΛ και επισκέπτη καθηγητή του τμήματος Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης Παύλο Σαββίδη στα πλαίσια της διατριβής του Εμμανουήλ Μαυροτσουπάκη. Την ερευνητική ομάδα συμπληρώνουν ο καθηγητής του τμήματος Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης Κωνσταντίνος Στούμπος, οι μεταδιδακτορικoί ερευνητές Λεωνίδας Μουχλιάδης και Ιωάννης Πάσχος και οι μεταπτυχιακοί φοιτητές Μίνωας Χαιρέτης, Μάριος Τριανταφύλλου-Rundell, Ελένη Μακρόπουλος και Απόστολος Παντούσας. Η νέα αυτή πρωτότυπη επιστημονική δουλειά δημοσιεύτηκε μάλιστα και στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό «Light: Science and Applications» του Nature Publishing Group.
Όπως εξήγησε στα «Ρ.Ν.» ο κ. Μαυροτσουπάκης, ο οποίος είναι και ο πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης, στο πρότζεκτ αυτό εργάστηκαν ακόμη και ερευνητές από το εξωτερικό προερχόμενοι από το Πανεπιστήμιο Westlake της Κίνας αλλά και από ακαδημαϊκά ιδρύματα της Μ. Βρετανίας και της Ρωσίας, ενώ όπως ανέφερε η εργασία ξεκίνησε από το μηδέν. «Εγώ ξεκίνησα αυτό το πρότζεκτ το 2019-20, περίπου στην πανδημία και μετά. Τα πρώτα καλά αποτελέσματα ήρθαν το 2022. Και μέχρι σήμερα ήταν η επεξεργασία αυτών των μετρήσεων, των δεδομένων. Είναι δουλειά πολλών χρόνων», δηλώνει χαρακτηριστικά.
«Στόχος είναι να φτιαχτούν υπολογιστές που θα λειτουργούν με το φως»
Ποια είναι όμως αυτά τα καλά αποτελέσματα, για τα οποία κάνει λόγο ο κ. Μαυροτσουπάκης; Όπως περιέγραψε χάρη σ’ αυτήν την εργασία κατάφερε η ερευνητική του ομάδα να δημιουργήσει εξαιρετικά μικρού μεγέθους οπτικά στοιχεία τα οποία καθώς διαπερνιούνται από το φως αλληλοεπιδρούν με τις διάφορες ιδιότητές του και μάλιστα απέδειξαν πως υπό συνθήκες οι απώλειες του φωτός είναι μηδαμινές.
Αυτό στην πράξη σημαίνει ότι αν και η έρευνα βρίσκεται σε αρκετά πρώιμο στάδιο, δημιουργεί πρόσφορο έδαφος για περαιτέρω μελέτη και έρευνες πάνω στην ανάπτυξη υπολογιστών και άλλων συσκευών που στο μέλλον θα λειτουργούν αποκλειστικά με το φως, χωρίς δηλαδή να καταναλώνουν ρεύμα. Και αυτό κατά συνέπεια θα οδηγήσει σε συσκευές ταχύτερες, με μικρότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
«Αυτό που κάνουμε στο ΙΤΕ είναι η μελέτη και ο έλεγχος των ιδιοτήτων του φωτός. Δηλαδή στα εργαστήριά μας έχουμε λέιζερ, μηχανήματα που μετρούν τα χαρακτηριστικά του φωτός για διάφορους σκοπούς και εφαρμογές. Οπότε στην εργασία που δημοσιεύσαμε αυτό που καταφέραμε είναι να δημιουργήσουμε κάτι πολύ μικρά οπτικά στοιχεία, που τα μεγέθη είναι εκατομμυριοστά του μέτρου- τόσο μικρά- και αυτά καθώς το φως τα διαπερνάει μπορούν να επιδράσουν με τις ιδιότητες του φωτός όπως η ενέργεια, η ορμή και άλλες και να δείξουμε επίσης ότι το φως διέρχεται από αυτά σε κάποιες συγκεκριμένες καταστάσεις χωρίς απώλειες. Τι εννοώ χωρίς απώλειες; Ας πούμε στις περισσότερες συσκευές που έχουμε σήμερα και χρησιμοποιούμε, τα κινητά μας, υπολογιστές κ.λπ. όλα λειτουργούν με ρεύμα. Οπότε καθώς περνάει το ηλεκτρικό ρεύμα μέσα, όταν ένα λαπτοπ ή ο υπολογιστής ας πούμε εκτελεί πολύ απαιτητικούς υπολογισμούς, «ζορίζεται» και ζεσταίνεται. Οπότε χρειάζεται να του έχουμε ανεμιστηράκια και διάφορα τέτοια εργαλεία για να επανέρχεται. Οπότε αυτό μειώνει την ταχύτητά του. Οπότε εμείς αυτό που θέλουμε να κάνουμε θα οδηγήσει στο να φτιαχτούν τσιπάκια ή οτιδήποτε ηλεκτρονικά στοιχεία τα οποία θα λειτουργούν με το φως και όχι με το ρεύμα», εξηγεί στα «Ρ.Ν.» ο κ. Μαυροτσουπάκης και συμπληρώνει, πως «Ο στόχος είναι να φτιαχτούν υπολογιστές που θα λειτουργούν με το φως. Αυτοί οι υπολογιστές ονομάζονται κβαντικοί υπολογιστές και είναι το μέλλον των υπολογιστών. Και θα είναι και πολύ πιο γρήγοροι αυτοί οι υπολογιστές, δηλαδή χιλιάδες φορές πιο γρήγοροι».
Παράλληλα, όμως όπως ο ίδιος επισημαίνει οι εφαρμογές των ερευνών πάνω στο εν λόγω πεδίο δεν σταματούν εκεί. Σύμφωνα με τον κ. Μαυροτσουπάκη, ακόμα και στον τομέα των τηλεπικοινωνιών θα μπορούν να υπάρξουν εφαρμογές, με τα δεδομένα όχι απλώς να μεταφέρονται γρηγορότερα από ό,τι γίνεται σήμερα με τις οπτικές ίνες αλλά ακόμη και να αναλύονται ταυτόχρονα με έναν επίσης ταχύτατο τρόπο, εξηγεί ο ερευνητής. Ακόμη, χάρη στις έρευνες που ξεκίνησε η ομάδα του, στο μέλλον ενδέχεται να δημιουργηθούν και νέα λέιζερ τα οποία θα απαιτούν λιγότερη ενέργεια για τη λειτουργία τους.
«Τώρα συνεχίζουμε αυτή τη δουλειά που βγάζουμε, θέλουμε να αναπτυχθεί σε παραπάνω τομείς, να προχωρήσουμε αυτή την έρευνα να την πάμε όσο πιο μακριά γίνεται», τονίζει.
«Χωρίς χρηματοδότηση δεν μπορούμε να κάνουμε πολλά πράγματα»
Βασικό στοιχείο πάντως τέτοιων ερευνών και μελετών δεν είναι η απλή παραγωγή γνώσης, ούτε αποτελούν απλώς αντικείμενο για ακαδημαϊκές συζητήσεις. Το κύριο ζήτημα είναι πως βρίσκουν όπως περιεγράφηκε παραπάνω εφαρμογές σε ποικίλους τομείς, εφαρμογές ικανές να βελτιώσουν την ποιότητα ζωής των πολιτών, βελτιστοποιώντας βασικούς μηχανισμούς και λειτουργίες της καθημερινότητας. Όμως ούτε αυτό είναι μόνο το ζήτημα. Η καινοτομία στην έρευνα και δη στην τεχνολογία είναι εκείνη που προσελκύει και επενδύσεις σε έναν τόπο, θέτει τις βάσεις για τη δημιουργία νέων εταιριών, δημιουργεί μια πιο ισχυρή και σταθερή οικονομία σε μια περιοχή ενισχύοντας συνάμα την κοινωνική συνοχή και ευημερία.
Η Ελλάδα όπως εξήγησε ο κ. Μαυροτσουπάκης είναι που υστερεί σε αυτό το κομμάτι. Διαθέτει ένα επιστημονικό δυναμικό αρκετά ικανό που δεν του προσφέρονται όμως τα κατάλληλα μέσα και οι απαραίτητες χρηματοδοτήσεις στον βαθμό που χρειάζεται για να προχωρήσει και ένα βήμα παρακάτω, όπως συμβαίνει συχνά στο εξωτερικό.
«Η δουλειά που γίνεται στο ΙΤΕ και σε όλα τα ερευνητικά κέντρα στην Κρήτη είναι πολύ σημαντική και πολύ μεγάλη. Υπάρχει μεγάλη ανάπτυξη και γίνεται πολύ καλή δουλειά και στο Πανεπιστήμιο και στο ΙΤΕ και στο ΕΛΜΕΠΑ. Αλλά το δύσκολο πράγμα που μας κάνει να είμαστε πίσω σε σχέση με το εξωτερικό είναι πως δεν έχουμε τη στήριξη που θα μπορούσαμε να έχουμε από την πολιτεία όπως χρηματοδότηση. Δυστυχώς χωρίς χρηματοδότηση δεν μπορούμε να κάνουμε πολλά πράγματα. Χρειαζόμαστε συσκευές, όργανα και αυτά συχνά είναι δύσκολο να τα έχουμε. Οπότε αναγκαζόμαστε είτε πολλοί από εμάς να πηγαίνουμε στο εξωτερικό και να προχωράμε εκεί είτε να προσπαθούμε να παίρνουμε χρηματοδότηση από την Ευρώπη ή οπουδήποτε αλλού είτε να κάνουμε τη δουλειά μας με όσο λιγότερα μπορούμε. Αυτό δηλαδή είναι το δύσκολο ότι δεν μπορούμε να είμαστε ανταγωνιστικοί με άλλες χώρες», αναφέρει χαρακτηριστικά ο κ. Μαυροτσουπάκης και συμπληρώνει: «Όλα είναι πολύ πιο εύκολα όταν είσαι στο εξωτερικό. Στην Ελλάδα αν χρειάζεσαι κάτι να πάρεις για να κάνεις τη δουλειά σου, πρέπει να περιμένεις, υπάρχει γραφειοκρατία, πρέπει να ψάξεις πάρα πολύ. Στο εξωτερικό τα πράγματα είναι πολύ πιο εύκολα δηλαδή αν ζητήσεις κάτι σου έχουν διαθέσιμα τα χρήματα για να το πάρεις, κάνεις τη δουλειά σου γενικά πολύ πιο αποδοτικά. Αυτό που μας λείπει πιο πολύ εδώ είναι η έμφαση σε αυτό που κάνουμε. Αυτό που βγάζουμε εμείς είναι σημαντικό, δεν είναι μόνο για λέμε ότι δημιουργούμε γνώση. Αυτή η γνώση βγαίνει και σε εφαρμογές οι οποίες φέρνουν μετά και επενδύσεις, φέρνουν και χρήματα από αλλού, δημιουργούνται εταιρίες και η κοινωνία και η οικονομία γίνονται καλύτερες. Οπότε αυτό έχουν στο εξωτερικό παραπάνω. Αυτή την ευκολία να βγάζουν και να εφαρμόζουν αυτή τη γνώση».
Πάντως, ακόμα και σε αυτό το πλαίσιο ο ίδιος επισημαίνει πως οι νέοι επιστήμονες δεν πρέπει να αποθαρρύνονται, καθώς όπως και με το δικό του παράδειγμα, υπάρχουν τρόποι κανείς να υλοποιήσει εν τέλει τα όνειρά του: «Για τους νέους επιστήμονες να τους δώσουμε την ελπίδα αν πραγματικά θέλουν να προχωρήσουν και να κάνουν αυτό που ονειρεύονται να το κάνουν. Μην το αφήσουν πιστεύοντας ότι δεν υπάρχουν ευκαιρίες στην Ελλάδα. Υπάρχουν. Οπότε αν κανείς ονειρεύεται κάτι που θέλει να κάνει με επιμονή και δουλειά βγαίνει», τόνισε ο μεταδιδακτορικός ερευνητής του ΙΤΕ.
