Κβαντικοί υπολογιστές

Ο Μανώλης Φλωράτος είναι Έλληνας φυσικομαθηματικός.

Γεννήθηκε στη Αθήνα το 1947. Σπούδασε Μαθηματικά στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Στη συνέχεια, ακολούθησε μεταπτυχιακές σπουδές με υποτροφία από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών και έλαβε διδακτορικό δίπλωμα στη Θεωρητική Φυσική.

Ερευνητική Δραστηριότητα

Τον Ιανουάριο του 1976 έλαβε μεταδιδακτορική υποτροφία από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό για Πυρηνικές Έρευνες CERN στην Γενεύη όπου παρέμεινε μέχρι το 1978. Στο CERN εργάσθηκε στη νέα περιοχή για την εποχή εκείνη της υπό Έλεγχο Θεωρίας των Ισχυρών Αλληλεπιδράσεων των Στοιχειωδών Σωματιδίων της Κβαντικής Χρωμοδυναμικής, της Θεωρίας των Quarks and Gluons. Oι εργασίες του (σε συνεργασία με τους Chris Sachrajda and Douglas Ross) για την παραβίαση της συμμετρίας κλίμακος στην βαθέως μη ελαστική σκέδαση ηλεκτρονίων πρωτονίων όπως και οι εργασίες για την παραγωγή τριών πιδάκων αδρονίων από την σύγκρουση ηλεκτρονίων ποζιτρονίων σε υψηλές ενέργειες (σε συνεργασία με τους John Ellis, Marry Gaillard, Álvaro de Rújula) έγιναν βασικές αναφορές σε εκατοντάδες άρθρα μεγάλων πειραμάτων που επιβεβαίωσαν τις προβλέψεις των εξαιρετικά περίπλοκων και πρωτοποριακών υπολογισμών όπως και σε δεκάδες διδακτορικά ανά τον κόσμο καθώς και σε βασικά μεταπτυχιακά συγγράμματα της διεθνούς βιβλιογραφίας.

Κατά την διάρκεια του 1978 ήταν επισκέπτης ερευνητής στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής του CNRS Μασσαλίας και συνεργάστηκε με τον Καθηγητή Eduardo de Rafael στις προβλέψεις της κβαντικής χρωμοδυναμικής για τις σχέσεις των μαζών των quarks με τις μάζες και τις σταθερές διάσπασης των μεσονίων. Οι προβλέψεις αυτές είναι πειραματικά μετρήσιμες επιβεβαιώνονται από το πείραμα και έτυχαν πλήθους αναφορών στην διεθνή βιβλιογραφία. Οι εργασίες αυτές συνεισέφεραν στην καθιέρωση της Κβαντικής Χρωμοδυναμικής σαν μοναδική θεωρία των ισχυρών αλληλεπιδράσεων και αποτελούν βασικό μέρος του καθιερωμένου πρότυπου των αλληλεπιδράσεων των στοιχειωδών σωματιδίων. Συνέχισε την έρευνα στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις τα επόμενα δύο χρόνια με μεταδιδακτορική σύμβαση στο ερευνητικό κέντρο SACLAY (1978 – 1980), Παρίσι. Μέσα σε ένα εξαιρετικά ενδιαφέρον περιβάλλον Θεωρητικής Φυσικής με τους Claude Itzykson, Roger Balian, Zinn-Justin, Édouard Brézin, Zuber etc, όπου σε συνεργασία με τους Robert Lacaze και Κώστα Κουννά επανέλαβαν με τελείως διαφορετική μέθοδο, τους προηγούμενους υπολογισμούς στο CERN και η οποία επέτρεπε την έκταση την επέκταση των υπολογισμών σε συγκρούσεις ηλεκτρονίων – ποζιτρονίων για παραγωγή αδρονίων με μεγάλες εγκάρσιες ορμές. Οι υπολογισμοί αυτοί επιβεβαιώθηκαν από αντίστοιχα πειράματα μετά από αρκετά χρόνια. Επίσης σε συνεργασία με τους Laurent Baulieu και Κώστα Κουννά θεμελίωσαν τις εξισώσεις Altarelli – Parisi σε όλες τις τάξεις της θεωρίας Διαταραχών στην Κβαντική Χρωμοδυναμική.

Το 1980 – 1981 εργάστηκε στην Θεωρητική ομάδα της École Normale Supérieure και σε συνεργασία με τον Ιγνάτιο Αντωνιάδη μελέτησε τις συνέπειες υπερσυμμετρικών συμμετριών στην Κβαντική Χρωμοδυναμική και απέδειξαν στην προσέγγιση των δύο βρόγχων άπειρο αριθμό σχέσεων μεταξύ των εκθετών της παραβίασης της συμμετρίας κλίμακος.

Από το 1981 και μετά ασχολήθηκε κυρίως με μη διαταρακτικές μεθόδους της θεωρίας πεδίου. Από το 1981 – 1983 εργάστηκε στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής του Πανεπιστημίου της Βέρνης σε προβλήματα παραβίασης της Συμμετρίας Χειρός μέσα από δυναμικούς μηχανισμούς δημιουργίας μάζας σε σωματίδια μηδενικής μάζας. Οι υπολογισμοί αυτοί ήταν οι πρώτοι που έγιναν σε δεύτερη τάξη στην Θεωρία Διαταραχών στο συνεχές, μέσα σε πεπερασμένο όγκο με περιοδικές συνθήκες. Οι υπολογισμοί αυτοί αναφέρονται στην βιβλιογραφία όπως και σε διεθνή συγγράμματα της θεωρίας πεδίου.

Το 1983 εκλέχτηκε και διορίστηκε πρώτος τακτικός καθηγητής του Πανεπιστημίου Κρήτης στο Τμήμα Φυσικής. Η ερευνητική του προσπάθεια επικεντρώνεται πλέον σε ανάπτυξη μεθόδων της Θεωρίας Πεδίου για προβλήματα τα οποία δεν μπορεί να αντιμετωπίσει η Θεωρία Διαταραχών. Η συνέχεια των εργασιών του στο Πανεπιστήμιο της Βέρνης ολοκληρώνεται με υπολογισμούς μαζών σε μη γραμμικά σ-μοντέλα με συμμετρίες SU [n] που έχουν κοινά χαρακτηριστικά με τις Θεωρίες YM (Yang – Mills), όπως και φερμιονικών συμπυκνωμάτων σε μοντέλα τύπου Gross – Neveu. Mία άλλη μέθοδος έξω από το συναρτησιακό ολοκλήρωμα, η στοχαστική κβάντωση γίνεται αντικείμενο συνεργασίας του με τον Καθ. Γιάννη Ηλιόπουλο της École Normale Supérieure όπως και με τον Καθηγητή του NYU Daniel Zwanziger. Αποδεικνύουν την ύπαρξη μεθόδων για τον υπολογισμό των συναρτήσεων Green των Θεωριών YM μέσω των λύσεων στοχαστικών εξισώσεων χωρίς την ανάγκη της κβάντωσης Faddeev – Popov. Oι εργασίες αυτές τυγχάνουν σημαντικής αναγνώρισης και προκαλούν δραστηριότητα γύρω από το πρόβλημα.

Από το 1985 – 1986 ασχολείται με την κβάντωση εκτεταμένων αντικειμένων όπως οι χορδές και οι μεμβράνες. Σε συνεργασία με τους Π. Δίτσα, Ιγνάτιο Αντωνιάδη, Σωκράτη Τζαγιούση, Γ. Τικτόπουλο και Γιάννη Ηλιόπουλο, μελετούν τις απειροδιάστατες συμμετρίες των αντικειμένων αυτών αναζητώντας κβαντομηχανικές αναπαραστάσεις των συμμετριών και τη δυνατότητα προσδιορισμού του ενεργειακού τους φάσματος. Η έρευνα αυτή τον οδηγεί σε μία συνεπή διακριτοποίηση των μεμβρανών και των συμμετριών τους οι οποίες οδηγούν σε μη μεταθετική γεωμετρία. Δέκα χρόνια αργότερα οι ίδιες ιδέες προτείνονται από τον Leonard Susskind και συνεργάτες σε διαφορετικό πλαίσιο σα βάση της Θεωρίας Μ, της επικαλούμενης Θεωρίας των Πάντων. Η μη μεταθετική γεωμετρία της επιφάνειας της μεμβράνης με οδηγεί σε μία φυσική αναπαράσταση της ως πεπερασμένη κβαντομηχανική πάνω σε διακριτοποιημένο χώρο των φάσεων, δηλαδή την διακριτοποιημένη μεμβράνη και προτείνεται ως μία μέθοδος κβάντωσης της μεμβράνης. Την ίδια εποχή συμμετέχει σε συνεργασίες σε ερευνητικά προγράμματα του Ιγνάτιου Αντωνιάδη (η πρώτη εργασία για τις Θεωρίες Υπερβαρύτητος στις τέσσερις διαστάσεις που περιγράφουν τις Θεωρίες Χορδών με χαμηλές ενέργειες) και του Γιάννη Ηλιόπουλου, Θοδωρή Τομαρά για την αστάθεια της γεωμετρίας deSitter κάτω από διεγέρσεις κβαντικής βαρύτητος (εκπομπή βαρυτονίων) που δημιουργούν πρόβλημα στην γεωμετρία σε μεγάλες αποστάσεις. Οι εργασίες αυτές έτυχαν σημαντικής αναγνώρισης στην διεθνή βιβλιογραφία. Οι εργασίες του στις μεμβράνες έχουν και μία άλλη πτυχή στην προσπάθεια της κατανόησης του κβαντομηχανικού κενού αυτήν της ύπαρξης λύσεων των ευκλείδειων εξισώσεων της μεμβράνης οι οποίες ικανοποιούν εξισώσεις αυτοδυϊκότητος (Instantons). Οι εξισώσεις αυτές αποτελούν ένα από τα λίγα ενδιαφέροντα ολοκληρώσιμα συστήματα Θεωρίας Πεδίου σε 2+1 διαστάσεις (συνεργασία με Γ. Λεοντάρη). Αυτή η εργασία προκαλεί το ενδιαφέρον ειδικών και ακολουθούν εργασίες στην διεθνή βιβλιογραφία πάνω στο νέο αυτό πρόβλημα.

Την πενταετία 1990 – 1995 ολοκληρώνει μια σειρά μελετών γύρω από την πεπερασμένη και διακριτή κβαντομηχανική σαν μοντέλο μη μεταθετικής γεωμετρίας του χωροχρόνου σε συνεργασία με τους Γρηγόρη Αθανασίου και Σταμάτη Νίκολη.

Από το 1995 – 2005 συνεχίζει να εργάζεται στις εξισώσεις αυτοδυϊκότητος των μεμβρανών και της κβαντικής βαρύτητας σε ανώτερες διαστάσεις χρησιμοποιώντας την άλγεβρα των οκτονίων και της συμμετρίες της. Ανακαλύπτει σε συνεργασία με τους Λεοντάρη, Πολυχρονάκο και Τζανή λύσεις των εξισώσεων με περίπλοκες γεωμετρίες των μεμβρανών Instantons. Σε συνεργασία με τον κ. Λεοντάρη βρίσκουν μία πολύ ενδιαφέρουσα λύση Instanton της μεμβράνης στις έξι διαστάσεις η οποία πάλλεται σε πεπερασμένο χρόνο μεταξύ του απείρου και μίας πεπερασμένης διαμέτρου και η οποία ταυτόχρονα περιστρέφεται στις έξι διαστάσεις. Η χρησιμότητα τέτοιου τύπου λύσεων είναι η μοντελοποίηση κοσμολογικών Instantons για την κβαντομηχανική γέννηση του σύμπαντος. Σε συνεργασία με τον Αλέκο Κεχαγιά κατασκεύασαν για πρώτη φορά νέες λύσεις των Ευκλείδιων εξισώσεων της Κβαντική Βαρύτητα (Βαρυτικά Instantons) με γεωμετρία Exceptional Helonomy (G2, SO(8)). Επίσης με τους, Αλέκο Κεχαγιά και Γιάννη Μπάκα κατασκεύασαν λύσεις που επεκτείνουν τις λύσεις Egush-Hanson σε 8 διαστάσεις. Οι λύσεις αυτές εμπεριέχονται σε λύσεις υπερβαρύτητας στη 10, 11 διαστάσεις. Οι εργασίες αυτές ήσαν οι πρώτες από μια μεγάλη σειρά εργασιών στη διεθνή επιστημονική κοινότητα. Σε συνεργασία με τους Μ. Αξενίδη και Λ. Περιβολαρόπουλο μελετούν σε μία σειρά από εργασίες κοσμολογικά συμπυκνώματα (Q-balls). Υποψήφια αστρικά σώματα για την σκοτεινή ύλη όπως και τις επιπτώσεις της συνεχιζόμενης επιτάχυνσης της διαστολής του σύμπαντος στο ποσοστό σκοτεινής ύλης που απαιτείται για να εξηγηθεί το περιστροφικό φάσμα των γαλαξιών η σμήνους γαλαξιών. Με την ίδια ομάδα μελετούνται επίσης νέες λύσεις περιστρεφόμενων σφαιρικών η ελλειψοειδών μεμβρανών στις έξι διαστάσεις και βρίσκουμε ευσταθείς σφαιρικές λύσεις. Με τον Γ. Λεοντάρη εργάζοντε επίσης στον ακριβή προσδιορισμό της παραβίασης του Νόμου του Νεύτωνα στις τρεις διαστάσεις από την ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων με συμπαγή γεωμετρία τόρου. Η εργασία αυτή ευρίσκει απήχηση από πειραματικές ομάδες που με τα πειράματα τους βάζουν αυστηρά όρια τις παραβιάσεις του Νόμου της Βαρύτητας. Τέλος με τον Καθ. κ. Ηλιόπουλο προτείνουν μία νέα διατύπωση των Θεωριών Yang Mills SU [n] στις τέσσερις διαστάσεις σαν θεωρίες στις 4+2 διαστάσεις με μη μεταθετική γεωμετρία. Αποδεικνύεται η ισοδυναμία αυτή σε κάθε τάξη της ανάπτυξης σε 1/Ν.

Ακαδημαϊκή και Θεσμική / Διοικητική Δραστηριότητα

Η διοικητική όπως και η διδακτική του εμπειρία ουσιαστικά άρχισαν από την ανάληψη των καθηκόντων του ως καθηγητή του Φυσικού Τμήματος του Πανεπιστημίου Κρήτης στο Ηράκλειο (1983). Πολύ σύντομα ανέλαβε στο νέο αναπτυσσόμενο τμήμα καθήκοντα ως Προεδρεύοντος πριν ακόμη αυτονομηθεί από το 1983 – 1985 και μετά την αυτονόμησή του από το 1985 - 1987. Σε αυτή την περίοδο ήταν μέλος της διοικούσης επιτροπής του Πανεπιστημίου έως την εκλογή των Πρυτανικών αρχών.

Το 1991 – 1993 όπως το 1993 – 1995 επανεξελέγη Πρόεδρος του Τμήματος και συνέβαλε στην ομαλή λειτουργία της διδασκαλίας και της έρευνας, όπως και στην ομαλή λειτουργία των οργάνων διοίκησης του τμήματος.

Από το 1993 – 1996 είχε ορισθεί Εθνικός Εκπρόσωπος στην Επιτροπή του ΝΑΤΟ για τα διεθνή συνέδρια και υποστήριξε επιτυχώς πλήθος Ελληνικών προτάσεων.

Από το 1994 – 1999 υπήρξε μέλος της Ελληνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας και το έτος 1997 Αντιπρόεδρος.

Από το 1994 έως 2010 ήταν Εθνικός Εκπρόσωπος στο Διοικητικό Συμβούλιο του Ευρωπαϊκού Οργανισμού CERN και συνέβαλε στην δημιουργία ενός πλαισίου συμφωνίας προς όφελος της χώρας μας για την ομαλή μετάβαση στην πλήρη συνεισφορά μας από το 1995 – 2005, συμφωνία μοναδική μεταξύ των άλλων Μελών Κρατών του Οργανισμού. Υποστήριξε την σύναψη συμφωνιών για την συμμετοχή όλων των σχετικών Εργαστηρίων των ΑΕΙ και Ερευνητικών Κέντρων στα πειράματα του CERN όπως και την εξεύρεση πόρων από τις Δημόσιες Επενδύσεις και το Δεύτερο Κοινοτικό Πλαίσιο Στήριξης για την οικονομική ενίσχυση της δημιουργίας των εργαστηρίων κατασκευής ανιχνευτικών συστημάτων και επεξεργασίας σημάτων όπως και της συνεισφοράς στα κοινά έξοδα των πειραμάτων στο CERN. Ταυτόχρονα δημιουργήθηκε το Γραφείο Σύνδεσης της Ελληνικής Βιομηχανίας με το CERN το οποίο υποστήριξε με συνεχή ενημέρωση, εκθέσεις, ημερίδες και έντυπο υλικό τις Ελληνικές εταιρείες να διεισδύσουν στο CERN για κατασκευές, παροχές υπηρεσιών και προϊόντων όπως και για μελέτες.

Από το 1995 – 2000 και από το 2000 – 2003 ήταν Διευθυντής του Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής στο Εθνικό Κέντρο Ερευνών Φυσικών Επιστημών Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος».

Από το 1996 – 2000 υπήρξε μέλος του Εθνικού Γνωμοδοτικού Συμβουλίου Έρευνας και συνέβαλε στην δημιουργία Ινστιτούτων και στη δημιουργία εισηγητικών κειμένων για την ερευνητική πολιτική της ΓΓΕΤ.

Από το έτος 2003 έως 2005 υπήρξε Πρόεδρος του Ε.Κ.Ε.ΦΕ. «Δημόκριτος».