Το μέλλον των τηλεπικοινωνιών, του διαδικτύου και της κρυπτογραφίας θα είναι κβαντικό, γι’ αυτό «η Ελλάδα πρέπει να παρακολουθεί τις εξελίξεις σε αυτό τον χώρο, έτσι ώστε να μην μείνει πίσω τεχνολογικά, όταν έρθει η εποχή για μια πιο ευρεία χρήση αυτής της τεχνολογίας».

Αυτό τονίζει σε συνέντευξή της στο Αθηναϊκό/Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων μια Ελληνίδα της διασποράς, κατ’ εξοχήν ειδικός στις κβαντικές επικοινωνίες, η Ελένη Διαμαντή, ανώτερη ερευνήτρια του Εθνικού Κέντρου Ερευνών της Γαλλίας (CNRS) και αντιπρόεδρος του Κέντρου Κβαντικής Υπολογιστικής του Παρισιού. Η συνέντευξη δόθηκε με αφορμή την πρόσφατη ιστορική πρώτη κβαντική βιντεοδιάσκεψη επιστημόνων μεταξύ Πεκίνου-Βιέννης.

Όπως αναφέρει η Ελληνίδα ηλεκτρολόγος μηχανικός, «πιθανότατα μία αρχική μορφή κβαντικού Ίντερνετ θα μπορέσει να υπάρξει σε λιγότερο από δέκα χρόνια». Τονίζει ότι αν και αρχικά οι κβαντικές επικοινωνίες μπορεί να είναι συμβατές με τις υπάρχουσες οπτικές ίνες, σε βάθος χρόνου «σημαντικές επενδύσεις θα χρειαστούν για τη μετάβαση σε πλήρως κβαντικά δίκτυα».

Υπογραμμίζει ότι «οι μυστικές υπηρεσίες ενδιαφέρονται έντονα γι’ αυτή την τεχνολογία», που προσφέρει εγγυημένα ασφαλή κρυπτογράφηση. Ενώ εκτιμά ότι επειδή «οι κβαντικές επικοινωνίες, ιδιαίτερα σε πειραματικό επίπεδο, απαιτούν σημαντική υποδομή και χρηματοδότηση, στο παρόν οικονομικό πλαίσιο στην Ελλάδα δεν είναι εύκολο να υπάρξουν οι κατάλληλες συνθήκες για έρευνα σε αυτό το πεδίο».

Η Ελένη Διαμαντή αποφοίτησε από τη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του ΕΜΠ το 2000 (όπου είχε μπει πρώτη το 1995) και πήρε το διδακτορικό της από το Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Στάνφορντ της Καλιφόρνια το 2006. Μετά από ένα μεταδιδακτορικό Marie-Curie στο Institut d’Optique Graduate School στο Palaiseau στη Γαλλία, έγινε ερευνήτρια στις κβαντικές επικοινωνίες στο Εθνικό Κέντρο Ερευνών της Γαλλίας (CNRS) το 2009, πρώτα στην Telecom ParisTech και από το 2016 στο Εργαστήριο Πληροφορικής (Laboratoire d’Informatique de Paris 6) του Πανεπιστημίου «Πιέρ και Μαρί Κιουρί» του Παρισιού.

Είναι μέλος της συντονιστικής επιτροπής του γαλλικού εθνικού προγράμματος για τις κβαντικές τεχνολογίες και μέλος της ευρωπαϊκής ομάδας εμπειρογνωμόνων για τις φωτονικές τεχνολογίες. Πρόσφατα επιλέχθηκε από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC) για να λάβει σημαντική «Επιχορήγηση Εκκίνησης» (Starting Grant), προκειμένου να υλοποιήσει με δική της ερευνητική ομάδα το κβαντικό έργο «Quantum Superiority with Coherent State» (QUSCO). Σε πρόσφατο άρθρο της στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό «Nature» με τίτλο «Τα κβαντικά σήματα σύντομα θα διατρέχουν την οικουμένη», ανέδειξε τα άλματα προόδου που γίνονται πλέον στο πεδίο των κβαντικών επικοινωνιών.

Ακολουθεί η συνέντευξη της Ελένης Διαμαντή στον Παύλο Δρακόπουλο για το Αθηναϊκό/Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων:

ΕΡ: Ποιά είναι η σημασία της πρώτης κβαντικής βιντεοδιάσκεψης Πεκίνου-Βιέννης;

ΑΠ: Το πείραμα κβαντικής βιντεοδιάσκεψης μέσω δορυφόρου συνιστά χωρίς καμία αμφιβολία ένα ορόσημο στον χώρο των κβαντικών επικοινωνιών και αλλάζει δραστικά το τοπίο των εφαρμογών τους. Είναι το αποτέλεσμα επιστημονικής δουλειάς και τεχνικής ανάπτυξης τουλάχιστον μιας δεκαετίας. Οι αρχικές ιδέες πίσω από αυτό το πείραμα διατυπώθηκαν στην Ευρώπη στις αρχές της προηγούμενης δεκαετίας.

Στην Κίνα πέτυχαν να συνδυάσουν αυτές τις ιδέες με πολύ σημαντική χρηματική επένδυση για να κάνουν πραγματικότητα ένα τέτοιο πείραμα. Αναφέρομαι ιδιαίτερα στο δορυφόρο που είναι εξοπλισμένος με ένα εύρος κβαντικών συσκευών, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν σε μία σειρά πειραμάτων, για κβαντική κρυπτογραφία, κβαντική τηλεμεταφορά και εν τέλει για την κβαντική βιντεοδιάσκεψη.

ΕΡ: Μέχρι τώρα μιλάμε για πιλοτικά πειράματα ή ουσιαστικά έχει αρχίσει η εποχή των κβαντικών τηλεπικοινωνιών με την ανάπτυξη δικτύων για πρακτική αξιοποίηση;

ΑΠ: Βρισκόμαστε σε μία ενδιάμεση φάση ανάπτυξης. Πειράματα που περιλαμβάνουν έναν αποστολέα και έναν αποδέκτη έχουν ξεπεράσει πλέον το πιλοτικό στάδιο και κατευθύνονται προς πρακτική αξιοποίηση. Όπως επίσης και δίκτυα με «έμπιστους» κόμβους, υπό την κρυπτογραφική έννοια του ότι έχουν πρόσβαση στην μεταφερόμενη πληροφορία. Πλήρως κβαντικά δίκτυα, δηλαδή με κβαντικούς κόμβους που λειτουργούν ως επαναλήπτες, βρίσκονται ακόμα στα πρώτα στάδια ανάπτυξης.

ΕΡ: Από ποιές απόψεις οι κβαντικές τηλεπικοινωνίες είναι ανώτερες από τις παραδοσιακές;

ΑΠ: Οι κβαντικές τηλεπικοινωνίες προσφέρουν τη δυνατότητα ανταλλαγής μηνυμάτων στο δίκτυο με απόλυτη ασφάλεια, κάτι που δεν είναι δυνατό με τις συμβατικές κλασικές τεχνολογίες. Τέτοια δίκτυα θα επιτρέψουν επίσης την επικοινωνία μεταξύ κάποιων κβαντικών υπολογιστών (servers) με πληθώρα χρηστών (clients) στο απώτερο μέλλον.

ΕΡ: Αρκούν οι υπάρχουσες οπτικές ίνες για τις κβαντικές επικοινωνίες ή θα χρειασθούν τεράστιες δαπάνες και πολλές νέες υποδομές από τα κράτη και τις εταιρείες για να περάσουν οι τηλεπικοινωνίες και το διαδίκτυο στην κβαντική εποχή;

ΑΠ: Η απάντηση αποτελεί πεδίο έρευνας. Υπάρχουν ιδέες για την ανάπτυξη κβαντικών συστημάτων συμβατών, τουλάχιστον έως κάποιο βαθμό, με τα υπάρχοντα συστήματα τηλεπικοινωνιών βασισμένα σε οπτικές ίνες. Δεν υπάρχει όμως αμφιβολία ότι σημαντικές επενδύσεις θα χρειαστούν για τη μετάβαση σε πλήρως κβαντικά δίκτυα βασισμένα σε προχωρημένες τεχνολογίες, όπως είναι οι κβαντικοί επαναλήπτες.

ΕΡ: Τι εννοούμε με τον όρο «κβαντικό Ίντερνετ» και σε πόσα χρόνια θα μπορούσε να υπάρξει;

ΑΠ: Το κβαντικό Ίντερνετ αναφέρεται στο δίκτυο με κβαντικούς κόμβους που αναφέραμε παραπάνω. Κάθε τέτοιος κόμβος πρέπει να έχει την ικανότητα να αποθηκεύει, να επεξεργάζεται και να μεταφέρει την κβαντική πληροφορία. Επιπλέον, ειδικά σχεδιασμένα πρωτόκολλα είναι απαραίτητα για να εξασφαλίσουν τον συγχρονισμό και την ομαλή λειτουργία του δικτύου. Οι προβλέψεις σε αυτό το χώρο είναι γενικά πολύ δύσκολες, αλλά πιθανότατα μία αρχική μορφή κβαντικού Ίντερνετ θα μπορέσει να υπάρξει σε λιγότερο από δέκα χρόνια.

ΕΡ: Μπορούν να υπάρξουν κβαντικές τηλεπικοινωνίες χωρίς να υπάρξουν κβαντικοί υπολογιστές; Με ποιό τρόπο αυτό αυτά τα δύο πράγματα συνδέονται;

ΑΠ: Ενα δίκτυο κβαντικών τηλεπικοινωνιών μπορεί να περιλαμβάνει κόμβους πιο απλούς από κβαντικούς υπολογιστές και να χρησιμοποιηθεί για χρήσιμες εφαρμογές που δεν έχουν αναλογία στον κλασικό κόσμο. Φυσικά όμως οι εξελίξεις στις δύο τεχνολογίες γίνονται παράλληλα και αλληλοτροφοδοτούνται, ενώ ενεργό πεδίο έρευνας είναι η ανάπτυξη διεπαφών μεταξύ των φωτονικών καναλιών επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται γενικά για τις κβαντικές τηλεπικοινωνίες, με τα ατομικά ή υπεραγώγιμα συστήματα που συνιστούν τις πιο αναπτυγμένες τεχνολογίες για τους κβαντικούς υπολογιστές.

ΕΡ: Είναι πράγματι η κβαντική κρυπτογράφηση αδύνατο τεχνικά να παραβιασθεί από χάκερ και μυστικές υπηρεσίες; Ή τελικά θα αποδειχθεί και αυτό ένας μύθος;

ΑΠ: Η κβαντική κρυπτογραφία στηρίζεται στις αρχές της κβαντικής φυσικής, επομένως με την προϋπόθεση ότι η κβαντική φυσική περιγράφει σωστά τον κόσμο μας -και δεν υπάρχει έως σήμερα απόδειξη για το αντίθετο- είναι κατ’ αρχήν απαραβίαστη. Βεβαίως όμως, τα πρακτικά συστήματα παρουσιάζουν πάντα ατέλειες, που ένας χάκερ ή κάποια υπηρεσία μπορεί να εκμεταλλευτεί για κακούς ή για καλούς σκοπούς. Η πιστοποίηση της ασφάλειας στα κβαντικά κρυπτογραφικά συστήματα είναι για ευνόητους λόγους ένα ιδιαίτερα ενεργό πεδίο έρευνας από θεωρητικής και από πειραματικής πλευράς.

ΕΡ: Από όσο γνωρίζετε, οι μυστικές υπηρεσίες έχουν δείξει έντονο ενδιαφέρον για την κβαντική κρυπτογραφία;

ΑΠ: Οι μυστικές υπηρεσίες ενδιαφέρονται έντονα γι’ αυτή την τεχνολογία, κυρίως επειδή οι ταχείες εξελίξεις στο χώρο των κβαντικών υπολογιστών θέτουν σε κίνδυνο τα υπάρχοντα κρυπτογραφικά συστήματα. Η εύρεση εναλλακτικών επιλογών είναι πλέον απαραίτητη και οι επιλογές περιλαμβάνουν την κβαντική κρυπτογραφία και καινούριους μαθηματικούς αλγορίθμους, που θα μπορούσαν ενδεχομένως να αντισταθούν σε επιθέσεις μέσω κβαντικού υπολογιστή. Η λύση που διαγράφεται στον ορίζοντα σήμερα, είναι ένας συνδυασμός αυτών των τεχνολογιών.

ΕΡ: Η δική σας έρευνα στη Γαλλία πού εστιάζεται; Τι θα είναι το έργο σας «QUSCO: Quantum superiority with coherent states»;

ΑΠ: Η ερευνητική μου δουλειά έχει εστιαστεί μέχρι τώρα στην πειραματική κβαντική κρυπτογραφία χρησιμοποιώντας φωτονικά συστήματα, με στόχο την απόδειξη ότι προσφέρουν πλεονέκτημα στην ασφάλεια των επικοινωνιών για πρακτικά σενάρια εφαρμογών. Το QUSCO στηρίζεται σε αυτή την εμπειρία, αλλά προτείνει την χρήση αυτών των τεχνολογιών σε ακόμα πιο ανεπτυγμένη μορφή, χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη νανοτεχνολογία για την πειραματική απόδειξη ότι τα κβαντικά συστήματα μπορούν επίσης να προσφέρουν πλεονέκτημα σε υπολογιστική δύναμη, σε σχέση με τα κλασικά συστήματα. Αυτός είναι και ο στόχος του κβαντικού υπολογιστή, για παράδειγμα, αλλά το καινούριο θεωρητικό και πειραματικό πλαίσιο που προτείνω, έχει τη δυνατότητα να τον καταστήσει εφικτό για μία συγκεκριμένη κατηγορία προβλημάτων με πιο προσιτή τεχνολογία.

ΕΡ: Πώς προσωπικά φθάσατε να εξειδικευθείτε σε αυτό τον τομέα;

ΑΠ: Οι σπουδές μου στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του ΕΜΠ μού έδωσαν όλες τις απαραίτητες βάσεις για να εξελιχθώ μετέπειτα σε αυτό το πεδίο έρευνας. Φτάνοντας στο πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Αμερική για μάστερ και διδακτορικό, επέλεξα να δουλέψω με τον καθηγητή που έκανε έρευνα σε αυτό τον χώρο και από τότε δεν τον εγκατέλειψα.

ΕΡ: Πόσο ανεπτυγμένος είναι στη Γαλλία και γενικότερα στην Ευρώπη;

ΑΠ: Διανύουμε μία εξαιρετικά ενδιαφέρουσα περίοδο για τον χώρο μας. Η τεχνολογία εξελίσσεται γρήγορα και υπάρχει χρηματοδότηση σε εθνικό επίπεδο σε πολλές χώρες, συμπεριλαμβανομένης και της Γαλλίας, αλλά και σε ευρωπαϊκό επίπεδο με το δεκαετές στρατηγικό πρόγραμμα (flagship) που μόλις ξεκίνησε, όπως και έντονο ενδιαφέρον από εταιρείες. Η Ευρώπη σίγουρα πρωτοπορεί στις ιδέες και στην τεχνολογία, αλλά πιθανώς υστερεί ακόμα για την ώρα στην μεταφορά των ιδεών σε τεχνολογικό επίπεδο ικανό να προσελκύσει καινούριες αγορές.

ΕΡ: Πώς αξιολογείτε την έρευνα πάνω στις κβαντικές επικοινωνίες στην Ελλάδα;

ΑΠ: Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι κβαντικές επικοινωνίες, ιδιαίτερα σε πειραματικό επίπεδο, απαιτούν σημαντική υποδομή και χρηματοδότηση, συνεπώς στο παρόν οικονομικό πλαίσιο στην Ελλάδα δεν είναι εύκολο να υπάρξουν οι κατάλληλες συνθήκες για έρευνα σε αυτό το πεδίο. Γίνεται θεωρητική έρευνα στο Ίδρυμα Τεχνολογίας & Έρευνας στην Κρήτη και πειραματική δουλειά στο ΕΜΠ σε φωτονικές τεχνολογίες ενδεχομένως χρήσιμες για τις κβαντικές επικοινωνίες.

ΕΡ: Έχει λόγο σήμερα η Ελλάδα να ασχοληθεί με τις κβαντικές επικοινωνίες;

ΑΠ: Η Ελλάδα πρέπει να παρακολουθεί τις εξελίξεις στον χώρο, έτσι ώστε να μην μείνει πίσω τεχνολογικά, όταν έρθει η εποχή για μια πιο ευρεία χρήση αυτής της τεχνολογίας. Μέσω ευρωπαϊκών προγραμμάτων οι συνθήκες είναι σήμερα ευνοϊκές για την ανάπτυξη συνεργασιών που θα βοηθήσουν προς αυτή την κατεύθυνση.