ΜΕ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΦΩΤΟΣ ΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ ΤΟΥ ΜΕΛΛΟΝΤΟΣ

Την επανάσταση φέρνει η ομάδα μικροηλεκτρονικής του τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης, που σε συνεργασία με επιστήμονες του Cambridge βάζει τις βάσεις για τον υπολογιστή του μέλλοντος: «ταχύτερος από ποτέ και κατ’ ελάχιστον ενεργοβόρος»! Οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν νέου τύπου σωματίδια, τα οποία «ταξιδεύουν» πολύ γρήγορα στο τσιπ.

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.

Ο καθηγητής Ζαχαρίας Χατζόπουλος, οι διδακτορικοί φοιτητές Παναγιώτης Τσώτσης και Τίνγκε Γκάο του τμήματος Φυσικής, με επικεφαλής τον Παύλο Σαββίδη, καθηγητή του τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών και ερευνητές του ΙΤΕ, αναπτύσσουν νέας γενιάς ηλεκτρονικά κυκλώματα και διοατάξεις αξιοποιώντας νέου τύπου σωματίδιο που δημιούργησαν στο εργαστήριό τους, το πολαριτόνιο. Πρόκειται για ένα κοκτέιλ ύλης και φωτός με ιδιότητες που προσφέρουν τεράστιες δυνατότητες, όταν αξιοποιηθούν στα τσιπ των επεξεργασιών.

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. Ακόμη οι ερευνητές 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 ακτινών 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