Η Ελένη Διαμαντή βρίσκεται στο κέντρο της διεθνούς καινοτομίας και μιλάει για την επανάσταση της κβαντικής τεχνολογίας και πώς αυτή μας αφορά όλους.
Τα κβάντα είναι οι μικρότερες δυνατές «μονάδες» ενέργειας ή ύλης που μπορεί να υπάρξουν στη φύση. Πάνω σε αυτά χτίζεται η κβαντική φυσική, ο κλάδος που μελετά πώς συμπεριφέρονται αυτά τα σωματίδια σε ατομικό, δηλαδή για ολόκληρα τα άτομα (π.χ. το άτομο του υδρογόνου) και υποατομικό επίπεδο, δηλαδή σε μικρότερα σωματίδια που φτιάχνουν το άτομο, όπως ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια και ακόμη πιο μικρά (κουάρκ, φωτόνια κ.λπ.). Η σημασία τους σήμερα είναι τεράστια, γιατί μας επιτρέπουν να κατανοήσουμε και να ελέγξουμε τον μικρόκοσμο με τρόπους που οδηγούν σε νέες τεχνολογίες, από την ιατρική και την πληροφορική έως την επικοινωνία και την ασφάλεια.
Η Ελένη Διαμαντή, κατ’ εξοχήν ειδική στις κβαντικές επικοινωνίες και τις κβαντικές τεχνολογίες πληροφοριών, είναι διευθύντρια ερευνών του Εθνικού Κέντρου Επιστημονικών Ερευνών της Γαλλίας (CNRS), στο πανεπιστήμιο Sorbonne Université. Απόφοιτη του Στάνφορντ, έλαβε επιχορήγηση για την υλοποίηση της έρευνάς της από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ΕΣΕ). Διευθύντρια του Κέντρου Κβαντικής Πληροφορικής του Παρισιού (Paris Centre for Quantum Technologies), είναι επίσης συνιδρύτρια μιας νεοφυούς επιχείρησης που ειδικεύεται στην κβαντική διεμπλοκή, αναδεικνύοντας έτσι τη στενή σχέση που ενώνει τη βασική έρευνα με την τεχνολογική καινοτομία. Μιλήσαμε τηλεφωνικά όπου η ίδια από το Παρίσι μας εξήγησε το γνωστικό της αντικείμενο.
-Γιατί αυτή τη στιγμή η έρευνα πάνω στην κβαντική φυσική θεωρείται τομέας αιχμής για την ανθρωπότητα; Γιατί η χρησιμοποίηση της κβαντικής φυσικής για τεχνολογίες σε μακροσκοπικό επίπεδο (σ.σ.μακροσκοπικό επίπεδο σημαίνει σε μεγάλη κλίμακα, δηλαδή σε μηχανήματα ή συσκευές που βλέπουμε και χρησιμοποιούμε καθημερινά). Αυτό έχει γίνει εδώ και πολλές δεκαετίες. Πολλές από τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούμε σήμερα στην καθημερινή μας ζωή, στηρίζονται πάνω στην κβαντική φυσική.
-Όπως; Όπως ο σκληρός δίσκος, το MRI, οι ημιαγωγοί που βρίσκονται σε κάθε υπολογιστή και κινητό βασίζονται σε κβαντικές αρχές. Σήμερα, στον 21ο αιώνα, η καινοτομία είναι ότι πλέον μπορούμε να δουλέψουμε σε ατομικό ή υποατομικό επίπεδο: να ελέγξουμε ένα μόνο σωματίδιο, όπως ένα φωτόνιο ή ένα ηλεκτρόνιο, να το βάλουμε σε συγκεκριμένη «κατάσταση», για παράδειγμα να το έχουμε ταυτόχρονα σε δύο θέσεις ή να το συζεύξουμε με άλλο σωματίδιο, και να το κάνουμε να αλληλεπιδρά με άλλα με τρόπο που εμείς ελέγχουμε. Αυτό είναι το θεμέλιο των σύγχρονων κβαντικών τεχνολογιών, όπως οι κβαντικοί υπολογιστές που λύνουν προβλήματα ταχύτερα, η κβαντική επικοινωνία που προσφέρει απόλυτα ασφαλή δίκτυα και οι κβαντικοί αισθητήρες που μετρούν με ακρίβεια που δεν υπήρχε πριν. Με λίγα λόγια, σήμερα δεν χρησιμοποιούμε απλώς την κβαντική φυσική για να φτιάξουμε συσκευές, αλλά μαθαίνουμε να χειριζόμαστε τα ίδια τα σωματίδια ως «τουβλάκια τεχνολογίας». Και αυτή είναι η μεγάλη διαφορά της κβαντικής τεχνολογίας. Γι’ αυτό θεωρείται δύσκολη τεχνολογία, γιατί χρησιμοποιεί την κβαντική φυσική που την έχουμε πλέον, την ξέρουμε την κατέχουμε, αλλά πηγαίνει πραγματικά σε επίπεδο μονού σωματιδίου και πολύ ελεγχόμενης αλληλεπιδρασής το οποίο είναι πάρα πολύ δύσκολο στην πραγματικότητα. Γι’ αυτό χρειάζεται δηλαδή μεγάλη τεχνολογία, πολύ προχωρημένη για να μπορέσουμε να το κάνουμε αυτό. Οπότε αναπτύσσεται η τεχνολογία, αναπτύσσονται και οι θεωρητικές και οι πειραματικές μέθοδοι για να γίνει αυτό. Αλλά δεν είναι εύκολη η προσέγγιση. Χρειάζεται, δηλαδή, μεγάλη κατανόηση του χώρου και των δυσκολιών.
-Εσείς τι μελετάτε αυτή τη στιγμή; Ο χώρος μελέτης μου είναι αυτός της κβαντικής επικοινωνίας και των κβαντικών δικτύων. Η έρευνά μου πραγματικά τοποθετείται σε αυτό το χώρο, το οποίο σημαίνει πως μπορεί κάποιος να συνδέσει κβαντικά συστήματα, τα οποία μπορεί να είναι κβαντικοί υπολογιστές, για παράδειγμα, ή κβαντικά κρυπτογραφικά συστήματα για εφαρμογές για να δείξεις ένα πλεονέκτημα κβαντικό, έτσι όπως το λέμε, χάρη στη φύση των κβαντικών τεχνολογιών, κυρίως σε εφαρμογές που έχουν σχέση με την ασφάλεια. Δηλαδή, να κάνω τα πειραματικά συστήματα που χρησιμοποιούνται για την κβαντική επικοινωνία και τα κβαντικά δίκτυα και να κοιτάω τις εφαρμογές.
-Όταν λέτε ασφάλεια, εννοείτε κυβερνοασφάλεια; Ναι, βεβαίως. Cyber security. Αυτό μας απασχολεί. Εφαρμογές πολλές που σχετίζονται με την κυβερνοασφάλεια.
-Στο μέλλον θα χρησιμοποιούμε όλοι κβαντικούς υπολογιστές; Αυτή είναι μια πάρα πολύ καλή ερώτηση. Δυσκολεύομαι πάρα πολύ να απαντήσω. Αυτός είναι όμως, ο στόχος -τουλάχιστον τεχνικά. Θα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κβαντικές τεχνολογίες, κβαντικά κρυπτογραφικά συστήματα, όλα αυτά. Τώρα, η αλήθεια είναι ότι σε αυτή τη φάση που είμαστε τώρα με την εξέλιξη της τεχνολογίας, προσωπικά θεωρώ ότι το πιο πιθανό είναι να χρησιμοποιούμε κβαντικές τεχνολογίες συμπληρωματικά με τις κλασσικές τεχνολογίες για τα δίκτυα, όπως πχ. για τους υπολογιστές. Για παράδειγμα, βάζουμε κβαντικούς υπολογιστές ως πυρήνα μέσα σε ένα σύστημα high performance computing, σε ένα υπερυπολογιστή. Ένα κομμάτι του αλγόριθμου μπορεί να γίνεται, για παράδειγμα, από ένα κβαντικό υπολογιστή. Ή τα κβαντικά δίκτυα μπορούν να χρησιμοποιούνται -όχι για να στέλνουμε email σε μια πρώτη φάση, αυτό μπορεί να γίνει με τα κλασικές επικοινωνίες-, αλλά μπορεί να γίνει για επικοινωνίες που χρειάζονται πάρα πολύ τη δημιουργία ασφάλεια και επίσης για να συνδέσεις τους κβαντικούς υπολογιστές μεταξύ τους. Οπότε σε μια πρώτη φάση, για τα επόμενα 10-15 χρόνια, εγώ θα τοποθετούσα τη χρήση κβαντικών τεχνολογιών σε πιο συγκεκριμένες εφαρμογές, αλλά δεν αποκλείω καθόλου σε ένα πιο μακρύ χρονικό ορίζοντα να χρησιμοποιούνται πιο ευρέως.
-Πότε; Θα μπορούσατε να μας δώσετε μια εκτίμηση; Πολύ δύσκολο, πραγματικά είναι δύσκολη αυτή η ερώτηση. Εξαρτάται πραγματικά πώς θα πάνε τα πράγματα. Ελπίζω να μην είναι η τεχνολογία που θα παραμείνει μόνο σε πρώιμο στάδιο, στα χέρια πολύ λίγων, αλλά θα γίνει η τεχνολογία που μπορούν να τη χρησιμοποιούν όλοι.
-Τι παραπάνω δυνατότητες μπορεί να δώσει σ’ έναν απλό άνθρωπο ο κβαντικός υπολογιστής; Οι αλγόριθμοι στους οποίους έχουμε επιτάχυνση με τον κβαντικό υπολογιστή, είναι αλγόριθμοι που σχετίζονται πολύ, για παράδειγμα, με το πώς μπορείς να κάνεις την εξομοίωση των πολύπλοκων φυσικών συστημάτων. Τέτοια πολύπλοκα φυσικά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δημιουργηθούν καινούργια υλικά ή καινούργια φάρμακα. Οπότε, γενικά, όπου υπάρχει βελτιστοποίηση διάφορων αλγορίθμων, οπότε οι πρώτες εφαρμογές θα είναι για τα νέα υλικά, ίσως και νέα φάρμακα, αλλά και optimization, βελτιστοποίηση, σε προβλέψεις μετεωρολογικές, σε προβλέψεις κινήσεων σε οικονομικό επίπεδο, όπως σε χρηματιστηριακές εφαρμογές. Αυτά ισχύουν για τον κβαντικό υπολογιστή. Το μεγάλο λοιπόν, «όπλο» του κβαντικού υπολογιστή είναι ότι μιμείται με ακρίβεια συστήματα της φύσης που είναι υπερβολικά πολύπλοκα για τους κλασικούς υπολογιστές. Τώρα, οι κβαντικές επικοινωνίες είναι ένας νέος τρόπος ανταλλαγής πληροφοριών που βασίζεται στις αρχές της κβαντικής φυσικής αντί στις κλασικές μεθόδους (π.χ. οπτικές ίνες, ραδιοκύματα). Για τις κβαντικές επικοινωνίες συζητάμε πολύ για να γίνει critical infrastructure, ασφάλεια δεδομένων, επικοινωνίας δεδομένων ανάμεσα σε data centers, σε κέντρα δεδομένων. Οπότε καλύπτει αυτό το πρόβλημα κι αυτό είναι το καλό αλλά και κακό, ότι οι εφαρμογές της κβαντικής τεχνολογίας καλύπτουν πάρα πολλούς χώρους και τελικά, πρέπει να δούμε ανάμεσα σε αυτούς τους χώρους ποιοι θα είναι αυτοί που θα δουλέψουν πραγματικά, που θα δώσουν απτά αποτελέσματα. Άρα οι προοπτικές είναι πολύ σημαντικές.
-Τι θεωρείτε πιο “cutting-edge” τεχνολογικά, τα κβάντα ή το AI; Δεν θα το βάλω στο ίδιο επίπεδο, το AI και τα κβαντικά. Κι αυτό γιατί το AI είναι εδώ. Η επανάσταση του AI ήδη συμβαίνει. Είναι μπροστά μας, την έχουμε, είναι στα χέρια μας και μπορούμε να τη χρησιμοποιήσουμε. Η κβαντική επανάσταση είναι ένα βήμα πιο πίσω από το AI. Αυτή περιμένουμε ότι θα γίνει, ελπίζουμε και περιμένουμε ότι αυτό που θα γίνει, που έγινε φέτος ή τα τελευταία δύο-τρία χρόνια με την δημοκρατικοποίηση των τεχνικών AI, θα γίνει με την κβαντική τεχνολογία σε μια δεκαετία από τώρα -ίσως και παραπάνω. Αυτό που περιμένουμε τώρα είναι μια συνεργασία μεταξύ του AI και των κβαντικών τεχνολογιών μέσα στα επόμενα χρόνια. Νομίζουμε ότι θα βοηθήσει να εξελιχθούν ακόμα πιο γρήγορα οι κβαντικές επιστήμες.
-Σε απλά λόγια, δηλαδή, τα κβάντα θα βοηθήσουν τους υπολογιστές και την τεχνολογία να είναι πιο γρήγοροι και πιο ακριβείς; Αυτό που μπορούν να κάνουν, είναι να επιταγχύνουν σε εξαιρετικό βαθμό κάποιους αλγόριθμους. Οπότε αυτή η επιτάχυνση -όχι όλων των αλγόριθμων αυτό είναι πολύ σημαντικό να το ξεκαθαρίσουμε-, είναι σημαντική. Επίσης, μπορεί να μας βοηθήσει να εξομοιώσει πολύπλοκα φυσικά συστήματα, κάτι που δεν μπορεί να γίνει, ακόμα με τους πιο μεγάλους υπερυπολογιστές που υπάρχουν σήμερα. Εξαιτίας των κβαντικών ιδιοτήτων. Αυτή είναι και η διαφορά με το AI: δεν χρησιμοποιεί τεράστια δεδομένα. Αυτό που κάνει το AI, για παράδειγμα, είναι να έχει πρόσβαση σε τεράστιες ποσότητες δεδομένων και να τα επεξεργάζεται, κάτι που δεν είναι το κύριο στοιχείο του κβαντικών τεχνολογιών.
-Τι είναι αυτό που σας ενέπνευσε προσωπικά να ακολουθήσετε την κβαντική έρευνα και να την συνδέσετε με τεχνολογική καινοτομία; Ξεκίνησα ως ηλεκτρολόγος και μηχανικός στο Μετσόβειο Πολυτεχνείο. Εκεί μου άρεσαν τα μαθήματα κβαντικής φυσικής και οπτικής. Και οι δυο γονείς μου ήταν φυσικοί, κάτι που ίσως βοήθησε. Είχα, έτσι, γενικά μια αίσθηση συστημοποίησης της φυσικής για εφαρμογές την πληροφορική. Και είχα πάντα μια σκοπιά από την πλευρά του μηχανικού απέναντι στα ζητήματα. Όταν πήγα στην Αμερική, στο Stanford, για να κάνω το δiδακτορικό μου κοίταζα διάφορα θέματα. Και ένα απ’αυτά, που μου πρότεινε ο καθηγητής μου και μου τράβηξε την προσοχή, ήταν η κβαντική κρυπτογραφία. Πρόκειται για ένα γνωστικό αντικείμενο που συνδύαζε όλα όσα μου άρεσαν: την κβαντική φυσική, τα οπτικά συστήματα και τις εφαρμογές τους στην πληροφορική.
*Η Ελένη Διαμαντή θα είναι η κεντρική ομιλήτρια στη διάλεξη-συζήτηση «Οι κβαντικές επιστήμες στο επίκεντρο της καινοτομίας του 21ου αιώνα»
Δευτέρα 29 Σεπτεμβρίου 2025, στις 20:00, στο Auditorium Theo Angelopoulos, Γαλλικό Ινστιτούτο Ελλάδος (Σίνα 31).