Η Ομάδα μικροηλεκτρονικής του τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης σε συνεργασία με επιστήμονες του Cambridge θέτει τις βάσεις για τον υπολογιστή του μέλλοντος: «ταχύτερος από ποτέ και κατ’ ελάχιστον ενεργοβόρος»!
Οι super επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν νέου τύπου σωματίδια, τα οποία «ταξιδεύουν» πολύ γρήγορα στο τσιπ. Διαβάστε τη συνέντευξη του επικεφαλής της ομάδας Παύλου Σαββίδη, λίγο μετά τη δημοσίευση της έρευνας στο Nature Physics.
Η καινοτομία:
Οι κλασικοί υπολογιστές λειτουργούν με ηλεκτρονικά κυκλώματα που αποτελούνται από ημιαγωγούς ηλεκτρικού ρεύματος ή ακόμα και με οπτικές ίνες. Η ανακάλυψη των Ελλήνων επιστημόνων θέτει σε νέα βάση την εξέλιξη του σημερινού υπολογιστή, ο οποίος θα είναι σε θέση να λειτουργεί με ολοκληρωμένα κυκλώματα οπτικού είδους.
Για να το κάνουν αυτό, οι ερευνητές δημιούργησαν νέα σωματίδια (τα πολαριτόνια), τα οποία βρίσκονται μεταξύ φωτός και ηλεκτρονίου, που λειτουργούν ως υπεραγωγοί και κινούνται με τεράστιες ταχύτητες στο τσιπ. Αποτέλεσμα είναι ο νέος υπολογιστής που θα προκύψει με την ευρεία εφαρμογή της συγκεκριμένης τεχνολογίας να αναπτύσσει πολλαπλάσιες ταχύτητες από τους σημερινούς και να καταναλώνει πολύ λιγότερη ενέργεια.
Τι είναι τα πολαριτόνια;
Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Cambridge δημιούργησαν ένα τσιπ ημιαγωγών που χρησιμοποιεί λέιζερ για να παράγει σωματίδια με συμπεριφορά κβαντομηχανικής, αλλά σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα από ό, τι συνήθως - τόσο μεγάλα που είναι ορατά από το ανθρώπινο μάτι. Η ομάδα ονόμασε τα σωματίδια τους «polaritons» (πολαριτόνια). Η κβαντομηχανική σε κανονικές συνθήκες δείχνει την επιρροή της μόνο για τα μικροσκοπικά σωματίδια σε υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά η ομάδα κατάφερε να δημιουργήσει υπερμεγέθη κβαντικά σωματίδια με το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας.
Δημιουργήθηκαν από μικροσκοπικές κοιλότητες που παγιδεύουν το φως σε περιοχή που γειτνιάζει με τα ηλεκτρόνια μέσα στο τσιπ. Τα πολαριτόνια ζυγίζουν πολύ λίγο, στοιχείο που τους επιτρέπει να περιφέρονται σε μεγάλο βαθμό.
Οι επιστήμονες βρήκαν ότι μπορούσαν να ελέγξουν τις κινήσεις των σωματιδίων αυτών με τη μετακίνηση της θέσης των ακτίνων λέιζερ. Διοχετεύοντας τους λέιζερ σε δύο σημεία, ανακάλυψαν ότι το κβαντικό υγρό άρχισε αυθόρμητα να ταλαντεύεται προς τα εμπρός και προς τα πίσω, με τρόπο που προσεγγίζει τη γνωστή στους επιστήμονες κατάσταση του εκκρεμούς στη κβαντική μηχανική, αλλά σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από το κανονικό.
Το κβαντικό υγρό που προέκυψε έχει κάποιες ιδιαιτερότητες, συμπεριλαμβανόμενης της τάσης να απωθεί τον εαυτό του. Μπορεί επίσης να στροβιλίζεται σε προκαθορισμένες ποσότητες, παράγοντας δίνες που ορίζονται σε τακτικές γραμμές.
Με την απομάκρυνση των ακτίνων laser, οι επιστήμονες μπόρεσαν να ελέγξουν την κίνηση του κβαντικού υγρού, διαμορφώνοντας ένα εκκρεμές που χτυπά ένα εκατομμύριο φορές πιο γρήγορα από μια ανθρώπινη καρδιά.
Αν αυξήσουμε τον αριθμό των ακτίνων λέιζερ δημιουργούνται ακόμη πιο περίπλοκες κβαντικές καταστάσεις.
Ο στόχος του έργου είναι να δημιουργήσει τέτοιες κβαντικές καταστάσεις σε θερμοκρασία δωματίου χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρική μπαταρία, οι οποίες θα επιτρέψουν σε μια νέα γενιά υπερευαίσθητων γυροσκοπίων να υπολογίζουν τη βαρύτητα, το μαγνητικό πεδίο, και να δημιουργήσουν κβαντικά κυκλώματα.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Συμβούλιο Έρευνας Μηχανικής και Φυσικών Επιστημών και την Ευρωπαϊκή Ένωσης.
Η genius ομάδα
Οι κλασικοί υπολογιστές λειτουργούν με ηλεκτρονικά κυκλώματα που αποτελούνται από ημιαγωγούς ηλεκτρικού ρεύματος ή ακόμα και με οπτικές ίνες. Η ανακάλυψη των Ελλήνων επιστημόνων θέτει σε νέα βάση την εξέλιξη του σημερινού υπολογιστή, ο οποίος θα είναι σε θέση να λειτουργεί με ολοκληρωμένα κυκλώματα οπτικού είδους.
Για να το κάνουν αυτό, οι ερευνητές δημιούργησαν νέα σωματίδια (τα πολαριτόνια), τα οποία βρίσκονται μεταξύ φωτός και ηλεκτρονίου, που λειτουργούν ως υπεραγωγοί και κινούνται με τεράστιες ταχύτητες στο τσιπ. Αποτέλεσμα είναι ο νέος υπολογιστής που θα προκύψει με την ευρεία εφαρμογή της συγκεκριμένης τεχνολογίας να αναπτύσσει πολλαπλάσιες ταχύτητες από τους σημερινούς και να καταναλώνει πολύ λιγότερη ενέργεια.
Τι είναι τα πολαριτόνια;
Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Cambridge δημιούργησαν ένα τσιπ ημιαγωγών που χρησιμοποιεί λέιζερ για να παράγει σωματίδια με συμπεριφορά κβαντομηχανικής, αλλά σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα από ό, τι συνήθως - τόσο μεγάλα που είναι ορατά από το ανθρώπινο μάτι. Η ομάδα ονόμασε τα σωματίδια τους «polaritons» (πολαριτόνια). Η κβαντομηχανική σε κανονικές συνθήκες δείχνει την επιρροή της μόνο για τα μικροσκοπικά σωματίδια σε υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά η ομάδα κατάφερε να δημιουργήσει υπερμεγέθη κβαντικά σωματίδια με το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας.
Δημιουργήθηκαν από μικροσκοπικές κοιλότητες που παγιδεύουν το φως σε περιοχή που γειτνιάζει με τα ηλεκτρόνια μέσα στο τσιπ. Τα πολαριτόνια ζυγίζουν πολύ λίγο, στοιχείο που τους επιτρέπει να περιφέρονται σε μεγάλο βαθμό.
Οι επιστήμονες βρήκαν ότι μπορούσαν να ελέγξουν τις κινήσεις των σωματιδίων αυτών με τη μετακίνηση της θέσης των ακτίνων λέιζερ. Διοχετεύοντας τους λέιζερ σε δύο σημεία, ανακάλυψαν ότι το κβαντικό υγρό άρχισε αυθόρμητα να ταλαντεύεται προς τα εμπρός και προς τα πίσω, με τρόπο που προσεγγίζει τη γνωστή στους επιστήμονες κατάσταση του εκκρεμούς στη κβαντική μηχανική, αλλά σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από το κανονικό.
Το κβαντικό υγρό που προέκυψε έχει κάποιες ιδιαιτερότητες, συμπεριλαμβανόμενης της τάσης να απωθεί τον εαυτό του. Μπορεί επίσης να στροβιλίζεται σε προκαθορισμένες ποσότητες, παράγοντας δίνες που ορίζονται σε τακτικές γραμμές.
Με την απομάκρυνση των ακτίνων laser, οι επιστήμονες μπόρεσαν να ελέγξουν την κίνηση του κβαντικού υγρού, διαμορφώνοντας ένα εκκρεμές που χτυπά ένα εκατομμύριο φορές πιο γρήγορα από μια ανθρώπινη καρδιά.
Αν αυξήσουμε τον αριθμό των ακτίνων λέιζερ δημιουργούνται ακόμη πιο περίπλοκες κβαντικές καταστάσεις.
Ο στόχος του έργου είναι να δημιουργήσει τέτοιες κβαντικές καταστάσεις σε θερμοκρασία δωματίου χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρική μπαταρία, οι οποίες θα επιτρέψουν σε μια νέα γενιά υπερευαίσθητων γυροσκοπίων να υπολογίζουν τη βαρύτητα, το μαγνητικό πεδίο, και να δημιουργήσουν κβαντικά κυκλώματα.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Συμβούλιο Έρευνας Μηχανικής και Φυσικών Επιστημών και την Ευρωπαϊκή Ένωσης.
Η genius ομάδα
- Παύλος Σαββίδης, επίκουρος καθηγητής στο τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης.
- Ζαχαρίας Χατζόπουλος, αναπληρωτής καθηγητής στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης.
- Παναγιώτης Τσώτσης, διδακτορικός φοιτητής Μικροηλεκτρονικής στο Πανεπιστήμιο Κρήτης.
- Τ. Gao, διδακτορικός φοιτητής Μικροηλεκτρονικής στο Πανεπιστήμιο Κρήτης*.
- Dr. Gab Christmann, Jeremy Baumberg και Dr. Natalia Berloff του τμήματος Nanophotonics του Πανεπιστημίου Cambridge.
*Ο κ. Gao κάνει το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο της Κρήτης και αντιμετώπισε σημαντικά γραφειοκρατικά προβλήματα μέχρι να καταφέρει να γίνει επίσημα φοιτητής του ελληνικού Πανεπιστημίου, όπως μας πληροφορεί ο κ. Σαββίδης.
Συνέντευξη του Παύλου Σαββίδη:
- Πώς καταφέρνει ένα ερευνητικό κέντρο να λειτουργεί σε υψηλό επίπεδο όταν η χώρα είναι σε κρίση;
Τα τελευταία 20 χρόνια στην Κρήτη γίνεται συστηματική προσπάθεια στον επιστημονικό κλάδο και υπάρχει υποστήριξη σε επίπεδο υποδομών, χρηματοδόσης, αλλά και συνέργειες με ξένους ερευνητές. Δίνεται ειδικό βάρος σε αυτή την κατεύθυνση και έχουν γίνει σημαντικά βήματα προόδου. Συμμετέχουμε σε 3 ευρωπαϊκά προγράμματα και έχουμε συχνές δημοσιεύσεις σε έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά. Έχουμε εξαιρετική ερευνητική και τεχνική ομάδα – αρκεί να αναφέρουμε ότι όλη η κατασκευή των υποδομών που απαιτούνται για την ερευνητική μας δραστηριότητα με το Cambridge γίνεται στην Κρήτη.
- Είστε ευχαριστημένος από τα πρόσωπα που υπάρχουν στα αρμόδια υπουργεία; Εκπροσωπείται σωστά ο επιστημονικός κλάδος;
Η Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας κάνει καλή δουλειά και κατά καιρούς έχουν περάσει πολύ αξιόλογα πρόσωπα. Το βασικό ζήτημα, όμως, που καλούμαστε να απαντήσουμε είναι «Γιατί η Ελλάδα πρέπει να χρηματοδοτεί την έρευνα;».
Η δική μας η δουλειά κινείται σε θεμελιώδες επίπεδο, όμως σε πρώτη φάση πρέπει να χρηματοδοτούνται έρευνες που μπορούν να είναι χρήσιμες σε ευρύτερο πλαίσιο και μπορούν να συνεισφέρουν άμεσα στην εθνική οικονομία.
- Ποια είναι τα GoodNews που χρειάζεται περισσότερο η ομάδα σας;
Goodnews για εμάς θα είναι η ερευνητική δραστηριότητα να γίνει εθνική προτεραιότητα. Excellence must be rewarded! Υπάρχουν πολλοί Έλληνες επιστήμονες με σημαντικές δημοσιεύσεις, σπουδαία ερευνητικά αποτελέσματα και διεθνή αναγνώριση, και όμως στην Ελλάδα δεν έχουν πρόσβαση στα κέντρα αποφάσεων.
Κάποιος με χαμηλή βαθμίδα, ακόμα και αν έχει σπουδαίες ερευνητικές επιτυχίες, συναντά δυσκολίες στη διεκδίκηση χρηματοδότησης του ερευνητικού του προγράμματος κατά την προκήρυξη διαγωνισμών. Ένας καθηγητής που παίρνει έδρα σε Πανεπιστήμιο του εξωτερικού λαμβάνει start-up fund μισό εκατ. δολάρια για να αναπτύξει την ερευνητική του δράση και να στηρίξει το τμήμα του πριν να είναι σε θέση να μπει σε ευρωπαϊκά προγράμματα.
Εγώ ήμουν τυχερός γιατί μετά τις σπουδές μου στην Αμερική βρέθηκα στο Πανεπιστήμιο της Κρήτης και ξεκίνησα από το μηδέν. Είχα μεγάλη υποστήριξη από το Πανεπιστήμιο που με βοήθησε να απορροφήσω κονδύλια του Προγράμματος Δημοσίων επενδύσεων. Συγκεκριμένα, 2 χρόνια μετά έγιναν επενδύσεις σε σημαντικές υποδομές ύψους 250.000 ευρώ, οι οποίες μας βοήθησαν να αναπτύξουμε το ερευνητικό μας έργο.
Ωστόσο, τα προβλήματα υπάρχουν: έχουμε περικοπές μισθών, τα εθνικά προγράμματα είναι ελάχιστα και η ένταξη σε κάποιο πρόγραμμα μπορεί να καθυστερήσει έως και 4 χρόνια. Επιπλέον, για παράδειγμα, το τμήμα Υλικών δεν έχει δικό του εργαστήριο και στεγαζόμαστε στα κτίρια άλλων τμημάτων, ενώ το πρόβλημα είναι ακόμα μεγαλύτερο όταν φιλοξενούμε ξένους φοιτητές.
Πολλοί καλοί επιστήμονες αναγκάζονται να φύγουν. Συνέχεια στο εξωτερικό με ρωτούν «Τι κάνεις στην Ελλάδα; Γιατί δεν φεύγεις κι εσύ;».
- Και εσείς τι τους απαντάτε;
Όσο βγάζω καλή δουλειά θα είμαι εδώ, όταν δεν θα μπορώ να το κάνω θα φύγω και εγώ. Είναι πολύ σημαντικό για εμάς το ότι είμαστε στην Ελλάδα και παράγουμε τα συγκεκριμένα αποτελέσματα. Στο εξωτερικό, όλο το credit το παίρνει το Πανεπιστήμιο που είναι ήδη καταξιωμένο, ενώ στη δική μας περίπτωση η επιβράβευση αντανακλά στην ίδια την Ελλάδα.
ΠΗΓΗ: logioshermes- Πώς καταφέρνει ένα ερευνητικό κέντρο να λειτουργεί σε υψηλό επίπεδο όταν η χώρα είναι σε κρίση;
Τα τελευταία 20 χρόνια στην Κρήτη γίνεται συστηματική προσπάθεια στον επιστημονικό κλάδο και υπάρχει υποστήριξη σε επίπεδο υποδομών, χρηματοδόσης, αλλά και συνέργειες με ξένους ερευνητές. Δίνεται ειδικό βάρος σε αυτή την κατεύθυνση και έχουν γίνει σημαντικά βήματα προόδου. Συμμετέχουμε σε 3 ευρωπαϊκά προγράμματα και έχουμε συχνές δημοσιεύσεις σε έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά. Έχουμε εξαιρετική ερευνητική και τεχνική ομάδα – αρκεί να αναφέρουμε ότι όλη η κατασκευή των υποδομών που απαιτούνται για την ερευνητική μας δραστηριότητα με το Cambridge γίνεται στην Κρήτη.
- Είστε ευχαριστημένος από τα πρόσωπα που υπάρχουν στα αρμόδια υπουργεία; Εκπροσωπείται σωστά ο επιστημονικός κλάδος;
Η Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας κάνει καλή δουλειά και κατά καιρούς έχουν περάσει πολύ αξιόλογα πρόσωπα. Το βασικό ζήτημα, όμως, που καλούμαστε να απαντήσουμε είναι «Γιατί η Ελλάδα πρέπει να χρηματοδοτεί την έρευνα;».
Η δική μας η δουλειά κινείται σε θεμελιώδες επίπεδο, όμως σε πρώτη φάση πρέπει να χρηματοδοτούνται έρευνες που μπορούν να είναι χρήσιμες σε ευρύτερο πλαίσιο και μπορούν να συνεισφέρουν άμεσα στην εθνική οικονομία.
- Ποια είναι τα GoodNews που χρειάζεται περισσότερο η ομάδα σας;
Goodnews για εμάς θα είναι η ερευνητική δραστηριότητα να γίνει εθνική προτεραιότητα. Excellence must be rewarded! Υπάρχουν πολλοί Έλληνες επιστήμονες με σημαντικές δημοσιεύσεις, σπουδαία ερευνητικά αποτελέσματα και διεθνή αναγνώριση, και όμως στην Ελλάδα δεν έχουν πρόσβαση στα κέντρα αποφάσεων.
Κάποιος με χαμηλή βαθμίδα, ακόμα και αν έχει σπουδαίες ερευνητικές επιτυχίες, συναντά δυσκολίες στη διεκδίκηση χρηματοδότησης του ερευνητικού του προγράμματος κατά την προκήρυξη διαγωνισμών. Ένας καθηγητής που παίρνει έδρα σε Πανεπιστήμιο του εξωτερικού λαμβάνει start-up fund μισό εκατ. δολάρια για να αναπτύξει την ερευνητική του δράση και να στηρίξει το τμήμα του πριν να είναι σε θέση να μπει σε ευρωπαϊκά προγράμματα.
Εγώ ήμουν τυχερός γιατί μετά τις σπουδές μου στην Αμερική βρέθηκα στο Πανεπιστήμιο της Κρήτης και ξεκίνησα από το μηδέν. Είχα μεγάλη υποστήριξη από το Πανεπιστήμιο που με βοήθησε να απορροφήσω κονδύλια του Προγράμματος Δημοσίων επενδύσεων. Συγκεκριμένα, 2 χρόνια μετά έγιναν επενδύσεις σε σημαντικές υποδομές ύψους 250.000 ευρώ, οι οποίες μας βοήθησαν να αναπτύξουμε το ερευνητικό μας έργο.
Ωστόσο, τα προβλήματα υπάρχουν: έχουμε περικοπές μισθών, τα εθνικά προγράμματα είναι ελάχιστα και η ένταξη σε κάποιο πρόγραμμα μπορεί να καθυστερήσει έως και 4 χρόνια. Επιπλέον, για παράδειγμα, το τμήμα Υλικών δεν έχει δικό του εργαστήριο και στεγαζόμαστε στα κτίρια άλλων τμημάτων, ενώ το πρόβλημα είναι ακόμα μεγαλύτερο όταν φιλοξενούμε ξένους φοιτητές.
Πολλοί καλοί επιστήμονες αναγκάζονται να φύγουν. Συνέχεια στο εξωτερικό με ρωτούν «Τι κάνεις στην Ελλάδα; Γιατί δεν φεύγεις κι εσύ;».
- Και εσείς τι τους απαντάτε;
Όσο βγάζω καλή δουλειά θα είμαι εδώ, όταν δεν θα μπορώ να το κάνω θα φύγω και εγώ. Είναι πολύ σημαντικό για εμάς το ότι είμαστε στην Ελλάδα και παράγουμε τα συγκεκριμένα αποτελέσματα. Στο εξωτερικό, όλο το credit το παίρνει το Πανεπιστήμιο που είναι ήδη καταξιωμένο, ενώ στη δική μας περίπτωση η επιβράβευση αντανακλά στην ίδια την Ελλάδα.
