Μια εξαιρετικά σημαντική διεθνή επιστημονική επιτυχία με έντονο ελληνικό χρώμα σηματοδοτεί η πρόσφατη δημοσίευση στο κορυφαίο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Nature Photonics (τεύχος Ιουνίου 2026). Η ερευνητική εργασία με τίτλο «High-speed non-volatile barium titanate field-programmable photonic gate array» παρουσιάζει για πρώτη φορά παγκοσμίως ένα επαναστατικό προγραμματιζόμενο φωτονικό κύκλωμα, το οποίο υπόσχεται να μεταμορφώσει τις τηλεπικοινωνίες επόμενης γενιάς (6G), την κβαντική υπολογιστική και τους επιταχυντές υλικού τεχνητής νοημοσύνης.
Στην ομάδα των κορυφαίων επιστημόνων που πέτυχαν αυτό το ορόσημο συγκαταλέγονται, από πλευράς Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής ο Αν. Καθηγητής του Τμήματος Μηχανικών Βιοϊατρικής, Χάρης Μεσαριτάκης και ο Καθηγητής του Τμήματος Μηχανικών Πληροφορικής και Υπολογιστών, Αντώνιος Μπόγρης. Η συνεισφορά τους εστιάζει στην αρχιτεκτονική σχεδίαση, τη μοντελοποίηση και την αξιοποίηση του κυκλώματος σε εφαρμογές νευρομορφικής υπολογιστικής και μηχανικής μάθησης.
Τα κλασικά ηλεκτρονικά chip που χρησιμοποιούνται σήμερα στους υπολογιστές και στους σταθμούς βάσης τηλεπικοινωνιών αντιμετωπίζουν σοβαρούς περιορισμούς ταχύτητας και καταναλώνουν τεράστια ποσά ενέργειας, εκλύοντας θερμότητα. Η λύση που προτείνει η διεθνής ομάδα βασίζεται στη φωτονική τη χρήση δηλαδή φωτός αντί για ηλεκτρισμό για τη μεταφορά και επεξεργασία δεδομένων.
Το καινοτόμο στοιχείο της έρευνας έγκειται στην ενσωμάτωση ενός προηγμένου υλικού, του τιτανικού βαρίου (barium titanate - BTO), πάνω σε μια υβριδική πλατφόρμα πυριτίου. Το υλικό αυτό επιτρέπει στο κύκλωμα να είναι «μη πτητικό» (non-volatile). Αυτό σημαίνει ότι το οπτικό κύκλωμα μπορεί να προγραμματιστεί και να διατηρήσει τη δομή του χωρίς να χρειάζεται συνεχή παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Η συσκευή επιτυγχάνει ταχύτητες μεταγωγής της τάξης των 80 ns (νανοδευτερολέπτων), μειώνοντας ταυτόχρονα τη στατική κατανάλωση ενέργειας σε σχεδόν μηδενικά επίπεδα (560 nW ανά μετατόπιση φάσης π).
«Η δημιουργία ενός φωτονικού προγραμματιζόμενου κυκλύματος με αυτά τα χαρακτηριστικά αποτελούσε το "Άγιο Δισκοπότηρο" της ολοκληρωμένης φωτονικής εδώ και μια δεκαετία. Η δυνατότητα να επαναδιαμορφώνουμε οπτικά κυκλώματα σε χρόνο νανοδευτερολέπτων χωρίς να καταναλώνουμε ενέργεια για τη διατήρηση της κατάστασής τους, ξεκλειδώνει πρωτοφανείς δυνατότητες για την επεξεργασία σημάτων σε πραγματικό χρόνο. Το συγκεκριμένο chip μπορεί να λειτουργήσει ως ένας εξαιρετικά γρήγορος, φυσικός επιταχυντής για νευρωνικά δίκτυα και για την κβαντική υπολογιστική εκτελώντας σύνθετους μαθηματικούς υπολογισμούς με την ταχύτητα του φωτός», επισημαίνουν οι Έλληνες ερευνητές.
Οι εφαρμογές της νέας αυτής τεχνολογίας είναι ευρείες και αναμένεται να επηρεάσουν άμεσα την καθημερινότητα τα επόμενα χρόνια στους εξής νευραλγικούς τεχνολογικούς τομείς:
- Τηλεπικοινωνιακά Δίκτυα 6G: Δυνατότητα διαχείρισης του τεράστιου όγκου δεδομένων με ελάχιστη καθυστέρηση (latency) και δραστική μείωση του ενεργειακού αποτυπώματος των δικτύων.
- Πράσινα Κέντρα Δεδομένων (Green Data Centers): Περιορισμός της ενεργειακής κρίσης που προκαλεί η εκρηκτική άνοδος της Τεχνητής Νοημοσύνης (π.χ. LLMs), αντικαθιστώντας τα ενεργοβόρα ηλεκτρονικά chip με φωτονικά.
- Οπτική Υπολογιστική (Optical Computing) στο κλασσικό και κβαντικό επίπεδο: Υλοποίηση επεξεργαστών που εκτελούν λειτουργίες μηχανικής μάθησης ή κβαντικής υπολογιστικής απευθείας στο οπτικό πεδίο.
Η δημοσίευση αυτή στο Nature Photonics επιβεβαιώνει το εξαιρετικά υψηλό επίπεδο του ελληνικού επιστημονικού δυναμικού και την ικανότητα των ελληνικών δημόσιων πανεπιστημίων να πρωτοστατούν σε διεθνείς κοινοπραξίες αιχμής, διαμορφώνοντας τις τεχνολογικές υποδομές του μέλλοντος.
Η επιτυχία αυτή είναι το αποτέλεσμα της στενής συνεργασίας μεταξύ του Πανεπιστημίου Αιγαίου και του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής στο πλαίσιο της Eρευνητικής Mονάδας στη Nευρομορφική Yπολογιστική και Φωτονική (research unit on neuromorphic computing and photonics, rncp.eu) και πολυετούς διεθνούς συνεργασίας ανάμεσα σε κορυφαία ακαδημαϊκά ιδρύματα και καινοτόμους βιομηχανικούς ερευνητικούς φορείς της Ευρώπης. Στην κοινοπραξία πρωταγωνιστεί η ερευνητική ομάδα του Πολυτεχνείου της Βαλένθια (Universitat Politècnica de València - UPV) στην Ισπανία, η οποία ηγείται παγκοσμίως στον σχεδιασμό προγραμματιζόμενων φωτονικών κυκλωμάτων. Σημαντικότατος ήταν επίσης ο ρόλος της ελβετικής εταιρείας-τεχνοβλαστού της IBM, Lumiphase, η οποία πρωτοστατεί στην ανάπτυξη και ενσωμάτωση των προηγμένων υλικών τιτανικού βαρίου (BTO), καθώς και του γαλλικού ερευνητικού ινστιτούτου μικροηλεκτρονικής CEA-Leti, όπου πραγματοποιήθηκε η υψηλής ακρίβειας κατασκευή του chip.
Η εργασία αυτή υποστηρίχθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή εν μέρει μέσω του προγράμματος Horizon 2020, στο πλαίσιο του έργου NEOTERIC (σύμβαση επιχορήγησης αρ. 871330), και του προγράμματος Horizon Europe, στο πλαίσιο του έργου PROMETHEUS (σύμβαση επιχορήγησης αρ. 101070195), στα οποία συμμετέχουν οι Έλληνες ερευνητές ως επικεφαλής ενοτήτων εργασίας. Και στα δύο έργα ο κ. Χ. Μεσαριτάκης είχε κι έχει τον ρόλο του Τεχνικού Διευθυντή.
