Θα
συνδυάζει φως και ύλη. Scientists have successfully demonstrated that a type
of 'magic dust' which combines light and matter can be used to solve complex
problems and could eventually surpass the capabilities of even the most
powerful supercomputers. Creating polariton condensates in the vertices of an
arbitrary graph and reading out the quantum phases that represent the absolute
minimum of an XY Model Credit: Kirill Kalinin
Επιστήμονες
από τη Βρετανία και τη Ρωσία, με επικεφαλής έλληνα επιστήμονα, αναπτύσσουν έναν
νέο τύπο υπερυπολογιστή, ο οποίος θα βασίζεται σε μια μορφή «μαγικής σκόνης»,
που συνδυάζει φως και ύλη και η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση
πολύπλοκων προβλημάτων.
Αν
και οι σχετικές έρευνες βρίσκονται ακόμη σε αρχικό στάδιο, η νέα υπολογιστική
τεχνική θα μπορούσε τελικά να ξεπεράσει τις δυνατότητες ακόμη και των πιο
ισχυρών σημερινών υπερυπολογιστών. Η λεγόμενη «μαγική σκόνη» αποτελείται από
κβαντικά σωματίδια, τα πολαριτόνια, που είναι μισά φως-μισά ύλη, και τα οποία
μπορούν να δείξουν το δρόμο για την απλούστερη και ταχύτερη λύση των πιο
πολύπλοκων προβλημάτων.
Πρόκειται
για μια καινοτόμο λύση, η οποία θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για ένα
πρωτοποριακό είδος υπερυπολογιστή, ικανού να λύνει προβλήματα που σήμερα
θεωρούνται αδύνατο να λυθούν σε ποικίλα πεδία, όπως η βιοϊατρική, ο σχεδιασμός
νέων υλικών, η χρηματοοικονομική και τα ρομποτικά διαστημικά ταξίδια.
Pavlos G.
Lagoudakis, David G. Lidzey and co-workers observed polariton condensation in
the yellow part of the visible spectrum from a planar organic semiconductor
microcavity containing the molecular dye bromine-substituted
boron-dipyrromethene.
Οι
ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Παύλο Λαγουδάκη του Πανεπιστημίου του
Σαουθάμπτον και του ρωσικού Ινστιτούτου Επιστήμης και Τεχνολογίας Σκόλκοβο
(Skoltech) και την καθηγήτρια Ναταλία Μπερλόφ του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ
και του Ινστιτούτου Σκόλκοβο, όπου έγιναν τα σχετικά πειράματα, έκαναν τη
σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature
Materials". Στη μελέτη συμμετείχε ένας ακόμη Έλληνας, ο
μεταδιδακτορικός ερευνητής Αλέξης Ασκητόπουλος, απόφοιτος του Πανεπιστημίου
Κρήτης και συνεργάτης του Λαγουδάκη.
Η
«μαγική σκόνη» από πολαριτόνια δημιουργείται, όταν ένα φως λέιζερ πέσει πάνω σε
επιλεγμένα άτομα κάποιου χημικού στοιχείου, όπως γαλλίου, αρσενικού, ινδίου και
αλουμινίου. Τα πολαριτόνια είναι δέκα χιλιάδες φορές ελαφρύτερα από τα
ηλεκτρόνια και σχηματίζουν μια κατάσταση της ύλης γνωστή ως συμπύκνωμα
Bose-Einstein.
Σε
αυτήν, οι κβαντικές φάσεις των πολαριτονίων συγχρονίζονται και δημιουργούν ένα
μακροσκοπικό κβαντικό αντικείμενο, ανιχνεύσιμο μέσω μετρήσεων φωτοφωταύγειας. Η
δυνατότητα ανίχνευσης των πολαριτονίων, αν συνδυασθεί με την υπολογιστική
διαδικασία, επιτρέπει την εύρεση της καλύτερης δυνατής λύσης σε ένα πολύπλοκο
πρόβλημα.
«Είμαστε ακόμη στην αρχή της εξερεύνησης του
δυναμικού των πολαριτονίων για την επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων. Σε αυτή τη
φάση, αυξάνουμε την κλίμακα της συσκευής μας, ενώ παράλληλα δοκιμάζουμε τη
θεμελιώδη υπολογιστική ισχύ της. Ο απώτατος στόχος μας είναι ένας
μικροεπεξεργαστής (τσιπάκι) κβαντικής
προσομοίωσης που θα λειτουργεί σε συνθήκες περιβάλλοντος» δήλωσε ο
Λαγουδάκης.
Graduate of the
University of Athens, Greece, Pavlos Lagoudakis received his PhD degree in
Physics from the University of Southampton, UK in 2003 and conducted his
postdoctoral research on optoelectronic properties of organic semiconductors at
the Ludwig Maximilians University of Munich, Germany. In 2006, he returned to Southampton as
Lecturer at the department of Physics and Astronomy, where he combined his
expertise in inorganic and organic semiconductors and set up a new experimental
activity on Hybrid Photonics. In 2008, Pavlos was appointed to a personal chair
at the University of Southampton. From 2011 to 2014, Pavlos chaired the
University’s Nanoscience Research Strategy Group, an interdisciplinary research
group of ~100 academics across physics, chemistry, maths, engineering, biology
and medicine. Since 2013, Pavlos is the Director for Research at the department
of Physics and Astronomy at the University of Southampton. At Skoltech, Pavlos
has designed, setup and is leading the Hybrid Photonics Group with a focus on
hybrid LEDs, PVs and quantum simulators. Pavlos has pioneered in the field of
polaritonics with the first demonstration of polariton lasing at room
temperature and he is recognized in the international scientific community for
the realization of the theoretical proposals of Dexter (1979) and Agranovich
(1998) on hybrid organic-inorganic photonic devices for light harvesting and
light emission respectively. For his contribution in the field of polaritonics
and hybrid photonics Pavlos received the Quantum Electronics Young Scientist
Prize from the International Union of Pure and Applied Physics (Sydney, 2011).
Pavlos has leveraged over £20M of funding from the Engineering and Physical
Sciences Research Council (EPSRC), the Royal Society, the British Council,
UKIRIE, the EU and industry.
Ο
έλληνας επιστήμονας αποφοίτησε από το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών το
2000, πήρε το διδακτορικό του στη Φυσική από το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον το
2003 και πραγματοποίησε μεταδιδακτορική έρευνα στο γερμανικό Πανεπιστήμιο
Λούντβιχ Μαξιμίλιανς του Μονάχου πάνω στις οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες των
οργανικών ημιαγωγών.
Από
το 2013 είναι διευθυντής ερευνών του Τμήματος Φυσικής και Αστρονομίας και
καθηγητής του Κέντρου Φωτονικής και Κβαντικών Υλικών του Πανεπιστημίου του
Σαουθάμπτον. Παράλληλα, στο Skoltech της Ρωσίας δημιούργησε και είναι
επικεφαλής της Ομάδας Υβριδικής Φωτονικής. Ο Λαγουδάκης είναι πρωτοπόρος
διεθνώς στο πεδίο της πολαριτονικής.
Πηγές: Natalia
G. Berloff, Matteo Silva, Kirill Kalinin, Alexis Askitopoulos, Julian D.
Töpfer, Pasquale Cilibrizzi, Wolfgang Langbein, Pavlos G. Lagoudakis. Realizing
the classical XY Hamiltonian in polariton simulators. Nature
Materials, 2017; DOI: 10.1038/nmat4971 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=904074
