חוקרים מהטכניון ומ"אימפריאל קולג'" בלונדון תכננו "תותח פוטונים" היורה צרורות של פוטונים שזורים

תותח זה עשוי להוות פריצת דרך משמעותית ביצירת מחשב קוונטי אופטי

אטומים וירטואליים. איור: נתנאל לינדנר
אטומים וירטואליים. איור: נתנאל לינדנר

חוקרים מהטכניון ומ"אימפריאל קולג'" בלונדון תכננו "תותח פוטונים" היורה צרורות של פוטונים (חלקיקי אור) שזורים. ההצעה פורסמה באחרונה בכתב העת המדעי היוקרתי "פיסיקאל רוויו לטרס" (Physical Review Letters) ומעוררת עניין יוצא דופן בקהילה המדעית הגדולה המנסה לבנות מחשב קוונטי.
"יש עניין עצום בבנייה של מחשב קוונטי", מסביר הדוקטורנט נתנאל לינדנר מהפקולטה לפיסיקה בטכניון. "16 ביטים קוונטים (קיוביטים) שקולים למחשב שולחני חזק עם זיכרון של ארבעה ג'יגהבייט (שלושים ושניים מיליארד ביטים). בעוד שתוספת של ביט "רגיל" מגדילה את יכולת החישוב ביחידה אחת, כל ביט קוונטי נוסף מכפיל(!) את הכח החישובי (למשל – 17 קיוביטים כבר יהיו שקולים למחשב עם שישים וארבעה מיליארד ביטים).

לפיכך, המוטיבציה ליצור מחשב קוונטי היא גבוהה מאד, אולם בעשור האחרון התברר כי הגדלת מספר הקיוביטים הינה עסק מסובך ביותר, עקב הקושי ליצור חלקיקים שזורים שישמשו בתור קיוביטים.

שזירה בין חלקיקים היא תופעה מרתקת הייחודית למכניקת הקוונטים, ומהווה את אחת הדוגמאות הבולטות להבדל העקרוני בינה לבין תפיסת העולם של המכניקה הקלאסית. השזירה מאפשרת, למשל, לבצע טלפורטציה של מצבים, ועומדת בבסיס המחשבים הקוונטיים העתידיים. טלפורטציה קוונטית מאפשרת העברת אינפורמציה ללא נשא פיזי, באופן מיידי וללא הגבלת מרחק.

מדענים רבים חושבים כי פוטונים הם המועמדים הטובים ביותר להיות ביטים קוונטים, אולם גם אותם קשה לייצר שזורים. נתנאל לינדנר מהפקולטה לפיסיקה בטכניון וד"ר טרי רודולף מ"אימפריאל קולג'" בלונדון הציעו שיטה חדשה, שבה אטומים מלאכותיים הבנויים ממוליכים למחצה ("נקודה קוונטית" בשפה המקצועית), פולטים מחרוזות של פוטונים שזורים בצורה מבוקרת.

"השיטות המקובלות כיום מייצרות פוטונים שזורים בצורה לא מבוקרת. לכן, בשיטות אלה חוקרים הצליחו לשזור ששה פוטונים לכל היותר, ומעבר לכך יהיה קשה מאד להתקדם. לעומת זאת, אנו מעריכים כי כמות הפוטונים השזורים שניתן לקבל בשיטתנו – תהיה גדולה באופן משמעותי", אומר נתנאל לינדנר.
הפיסיקאי הניסיוני פרופסור אנדרו וייט מהמרכז החשוב לאופטיקה קוונטית באוסטרליה, רואיין לאחרונה לכתב העת "ניו סיינטיסט" (“New Scientist”) ואמר כי "זו עבודה מדהימה, ההצעה התיאורטית המרגשת ביותר שקראתי בחמש השנים האחרונות. לדעתי היא תהווה התקדמות מהפכנית במחשוב קוונטי אופטי", הדגיש.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

19 תגובות

  1. איציק:
    קשה להתנבא אבל על פי תורת היחסות זה אמור להיות בלתי אפשרי וזה יפר את עיקרון שימור הסיבתיות (כלומר – תהיינה מערכות שבהן הסיבה והמסובב יראו כאילו התרחשו בסדר הפוך)

  2. בספר המד"ב של אורסון סקוט קארד "המשחק של אנדר", עורכים תלמידים בבית ספר למפקדים קרבות הדמיה מול האויב. בהמשך מתברר שקרבות אלה הם אמיתיים והם פיקדו על ציי חלליות שנשלחו שני דורות לפני כן מכדור הארץ לעולמות האויב ונעו במהירות היחסית כשמהירות האור היא הגבול, אבל התקשורת אליהם מתבצעת בעזרת מכשיר ה"אנסיבל" היא מיידית ואינה תלויה במהירות האור.

    מהכתבה ומכתבות קודמות שקראתי על עיקרון השזירה עולה כי מכשיר כזה יכול להיות מציאותי. אם יוצרים שזירה בן החלקיקים, חלק נשארים על כדור הארץ וחלק נשלחים בתוך מכונה המחזיקה אותם בצורה כלשהי, הרי שיש לנו מכשיר קשר המהיר מן האור ויכול להיות שהרעיון לא דמיוני לחלוטין.
    ועכשיו Back to the drawing board

  3. לאהוד ומיכאל תודה רבה!

    יש לי פה קריאה של "קצת" יותר מחמש דקות על מנת להפנים את המידע ולנסות להבינו כהלכה!

    בברכה,
    דוד

  4. דוד

    מחשב קוונטי מתבסס על העקרונות המנחים של מכניקת הקוונטים ומאפשר, אם יצליחו לייצר אותו, להגביר את קצב החישוב בעשרות מונים, כיום הרעיון משמש בעיקר לקבלת כספים מקרנות.

    באמצע שנות התשעים הראה איש מדעי המחשב פיטר שור כי לו היה בנמצא מחשב קוונטי היה מחשב זה יכול לפרק מספרים גדולים למרכיבים הראשוניים שלהם ב"זמן" פולינומיאלי באורך הקלט במקום ב"זמן" מעריכי שהינו החסם הידוע כיום על חישוב "רגיל"-קרי מכונת טיורינג. אלוגריתם זה נקרא האלגוריתם של שור והוא ייצר את המוטיבציה האדירה למחקר בתחום. יש לציין כי לפרוק מספר למרכיביו הראשוניים ישנה חשיבות אדירה בשיטות הצפנה-העובדה שפרוק זה הינו בעיה קשה מאפשרת הצפנה יעילה(RSA).
    מאז האלגוריתם של שור הוצעו אינספור מערכות פיסיקליות כבסיס למחשב קוונטי אך היום טרם הושגה פריצת דרך בתחום. על מחשב קוונטי מאין זה לשמור על התכונות הקוונטיות שלו – סופרפוזיציות ושזירה של מצבים, מפני השפעתה ההורסת של הסביבה. הבידוד של מערכת החישוב מפני השפעת הסביבה היא ההופכת את הבעיה למורכבת.
    המחשב הקוונטי מתבסס על עקרון סופר-הפוזיציה המאפשר לביט חישובי לא רק להיות 0 או 1 אלא להמצא בסופר-פוזיציה של 0 ו 1 קומבינציה לינארית של שני המצבים בו זמנית תוסיף לכך שערים לוגיים הפועלים על סופר-פוזיציות וקבלת מחשב קוונטי. ההסבר הנ"ל רחוק מלהיות מדוייק ואו אמיתי אבל מגבלות המקום וההנחות על ידע מוקדם מהוות הגבלות קשות.

  5. אם הם לא היו במצוקה לא היו קמים החברים שלהם לעזור להם….
    זה שהם גורמבים בכך מצוקה לעשרות בעלי אתרים שלא חברים ברשתות שלהם לא מעניין אף אחד מאוכלי הקוואיר שמה למעלה.

  6. קודם כל נקרעתי מצחוק מ – "שלושת משפחות המצוקה" – גדול!

    ולעניין הכתבה – מי יכול בבקשה להסביר מה עיקרון הפעולה של מחשב קוואנטי? מה היתרון שלו על פני הקיים? מה פה החידוש?
    איזה חומרה הוא ידרוש? וכדומה . . .
    אני יודע שאלו שאלות תם, אבל אני באמת רוצה להבין את זה.

    בתודה מראש לעונים הישרים והנדיבים,
    דוד

  7. מושון:
    לא מדובר כאן בתרגום אלא בפרסום המקורי של הטכניון.
    מה שמקובל בדבר אי האפשרות להעביר אינפורמציה במהירות העולה על מהירות האור – מקובל ביחס להעברה יזומה של אינפורמציה ידועה.
    במילים אחרות – כל העניין כאן הוא בפירוש המילה "אינפורמציה".
    כאשר מודדים את מצבו של אחד מבניו של זוג חלקיקים שזורים – קובעים גם את מצבו של השני.
    גם זה דבר שלגיטימי לקרוא לו העברת אינפורמציה וזה דבר שלא רק שאין יודעים שאינו אפשרי אלא שיודעים שהוא מתרחש.

  8. סליחה, אבל…
    נכתב במאמר ש:
    "טלפורטציה קוונטית מאפשרת העברת אינפורמציה …באופן מיידי וללא הגבלת מרחק."

    לפי מיטב ידיעתי אי אפשר ***להעביר מידע***
    במהירות העולה על מהירות האור, גם לא בטלפורטציה קוואנטית

    תרגום מעאפן?

  9. חיים:
    קיימות כמה אופציות נוספות, כמובן, שהרצינית מכולן מבוססת על כך שאתה יכול להציע לממן בעצמך את עלויות האתר (מחשבים, תוכנה, עבודה וכו')

  10. יש תוכנת מחשב בשם ad muncher
    שתאפשר לך לגלוש באתר מלא בפרסומות [לא שזה מלא] בלי לראות אפילו אחת

  11. שלום. הלוואי והיו לי מפרסמים ישירים, אבל כל עוד הם מעדיפים רק לפרסם באתרים של שלוש 'משפחות המצוקה' אין לנו ברירה אלא להסתמך על גוגל וזה מה יש, הלוואי שגם במסגרת גוגל היו פרסומים רק של מוסדות לימוד וחברות הייטק.

  12. באתר יש פרסומת בלתי מחיקה לטפול בכאבי גב – שמפריעה ועושה כאבי ראש.
    לא ניתן להעיף אותה ?

  13. למה אין שום פירוט ?? !

    "אנו מעריכים כי כמות הפוטונים השזורים שניתן לקבל בשיטתנו – תהיה גדולה באופן משמעות"

    אבל מה זו "השיטה שלכם" ?? מה היא כוללת? מה התאוריה? על אילו עקרונות השיטה מבוססת? כמה פוטונים אתם מעריכים כי ניתן יהיה לשזור בעזרת השיטה שלכם? מדוע לא מפרטים שום דבר והכל נאמר רק באופן מאד כללי? זה אמור להיות אתר מדעי !! ידיעה כזו מתאימה למדור רכילויות לא למדור מדעי.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן