המהפכה הקוונטית כבר כאן

אוניברסיטת תל אביב נערכת להוביל את המחקר והיישום של הטכנולוגיה הקוונטית

16 ספטמבר 2019

נעים להכיר! קוונטים. מונח שעד כה היה מוכר לפיזיקאים ולחובבי מדע בדיוני, הפך לאחרונה להיות שגור לפחות כמו "דיגיטל". חיפוש של המונח quantum computing בגוגל מניב 111 מליון חיפושים. אז זה הזמן להבין בדיוק במה מדובר. "המהפכה הקוונטית כבר מתדפקת על דלתנו, ורבים צופים שהיא תהיה דומה בהיקפה ובחשיבותה למהפכה התעשייתית ולמהפכה הדיגיטלית, ותשנה לחלוטין את הטכנולוגיה ואת אורחות חיינו," אומר רקטור האוניברסיטה פרופ' ירון עוז.

 

מחשבים קוונטים, כאשר נצליח לפתח כאלה, יהיה בעלי כוחות חישוב ברמות שעד כה יכלנו רק לחשוב עליהם. משימות חישוב שלוקחות היום עשרות אלפי שנות חישוב ומליוני שעות, יתבצעו בקלות. כוח החישוב שלנו יהיה למעשה כמעט בלתי מוגבל. נשמע בלתי אפשרי? חכו להסבר על מה היא תורת הקוונטים.

 

"תורת הקוונטים, שפותחה לראשונה לפני כמאה שנים, עוסקת בתופעות המתרחשות ברמת החלקיקים הזעירים כגון האלקטרונים והפוטונים (חלקיקי האור). רבות מהתופעות הקוונטיות מנוגדות לאינטואיציה האנושית ולמציאות אותה אנו חווים בחיי היום יום." על פי תורת הקוונטים המיקום של חלקיקים ניתן לתיאור באופן הסתברותי בלבד, כך שבמקום לתאר בוודאות היכן נמצא חלקיק מסוים בזמן מסוים, התיאוריה מציעה רק את ההסתברות למצוא את החלקיק במקום כלשהו.

 

חומרים קוונטיים ישנו את המפה

"מדענים בכירים באוניברסיטת תל אביב, כמו פרופ' יקיר אהרונוב, תרמו ותורמים רבות להבנת התופעות הללו," מוסיף פרופ' עוז "המחקר הקוונטי היישומי הוא תחום חדש יחסית הצובר תאוצה בארץ ובעולם, וזהו הזמן הנכון להשקיע מאמץ ניכר בתחום".

 

מרכז חדש למדע וטכנולוגיה קוונטית הושק השבוע באוניברסיטת תל אביב, במסגרת הכנס 'ממחשוב קוונטי לכימיה קוונטית: תיאוריה, פלטפורמות ויישומים', שנערך ב-18-15 בספטמבר 2019.

 

"אנחנו מצטרפים לחברות ולארגונים רבים בארץ ובעולם שמזהים היום את הפוטנציאל העצום של הטכנולוגיה הקוונטית, ונכנסים לתחום," אומר פרופ' עדי אריה, ממארגני הכנס. "בשנים האחרונות התרחבה עד מאוד ההבנה בנושא הקוונטים, ואיתה היכולת לשלוט במערכות ובתהליכים קוונטיים. חוקרים בכל העולם מחפשים דרכים לרתום מצבים קוונטיים למגוון יישומים שיהפכו מן היסוד את הטכנולוגיה כפי שאנו מכירים אותה. כך לדוגמה: מחשבים קוונטיים יבצעו בזמן קצר משימות שמחשב דיגיטלי לא יוכל לסיים לעולם; תקשורת ואבטחת מידע קוונטיות יהיו חסינות לחלוטין בפני פריצות; חיישנים קוונטיים יאפשרו מדידות מדויקות ורגישות של זמן, תדר, שדות מגנטיים ושדות חשמליים; וחומרים קוונטים בעלי תכונות ייחודיות ישנו את המפה בענפים רבים – מביטחון ותעופה ועד תעשייה ורפואה; וזוהי רק ההתחלה."

 

"אוניברסיטת תל אביב, כמוסד האקדמי הגדול והמוביל בישראל, מחויבת להעצים את נוכחותה בתחום קריטי זה, ולכן אנחנו מקימים מרכז ייעודי למדע וטכנולוגיה קוונטית, שיהווה קורת גג לפעילות הענפה המתבצעת ברחבי הקמפוס, תוך שיתוף פעולה ברמה הלאומית והבינלאומית."

 

20 מעבדות מחקר ממגוון דיסציפלינות

המרכז החדש למדע וטכנולוגיה קוונטית יאגד בתוכו כ-20 מעבדות מחקר מפקולטות שונות העוסקות במגוון היבטים של התחום, וישלב שלוש פעילויות עיקריות: לימודים במסלולים רלוונטיים כמו מחשוב קוונטי ותקשורת קוונטית, שנועדו למשוך את מיטב המוחות הצעירים אל התחום החדשני; פעילות מחקרית שתתבסס על הרב-תחומיות של אוניברסיטת תל אביב, ותאפשר שיתופי פעולה בתחום הקוונטי בין חוקרים במגוון רחב של דיסציפלינות: מחשוב, תקשורת, חומרים, חיישנים, כימיה, פיסיקה ומתמטיקה, ובהמשך גם כלכלה ומנהל עסקים ועוד; וקשרים עם מרכזי מחקר בעולם וכן עם גופים שונים בעולם העסקי – בהם חברות ענק (כמו גוגל, IBM ומיקרוסופט) שמפתחות כיום טכנולוגיות קוונטיות, לצד צרכנים (כמו המגזר הפיננסי) שנדרשים להיערך לקראת בואו של המחשוב הקוונטי. כמו כן יפעל המרכז לגיוס חברי סגל נוספים, יארגן כנסים וסדנאות, ויציע מלגות לסטודנטים.

 

מארגני הכנס הם כאמור, פרופ' עדי אריה מבית הספר להנדסת חשמל, פרופ' עודד הוד מבית הספר לכימיה ופרופ' אמנון תא-שמע מבית הספר למדעי המחשב, בשיתוף עם מרכז CECAM בישראל, ות"ת והקרן הלאומית למדע. בין המשתתפים מדענים ידועי-שם מישראל ומחו"ל, כמו פרופ' מסימיליאנו די-ונטרה מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, פרופ' דורית אהרונוב מהאוניברסיטה העברית, ד"ר ראיין בבוש מגוגל ארה"ב וד"ר יהודה נווה מ-IBM ישראל. 'אורח' נכבד נוסף בכנס היה מחשב קוונטי שפותח על ידי חברת IBM, והמשתתפים הוזמנו לנסותו ולבחון את יכולותיו.

 

אחד-אפס למחשב הקוונטי

מחשב קוונטי הוא סוג חדש של מחשב, המבוסס על ביצוע פעולות בסיביות קוונטיות, או בקצרה, קיוביט – qubit. להבדיל מסיבית קלאסית, שעליה מבוססים כל המחשבים שאנחנו משתמשים בהם כיום, ואשר יכולה לקבל ערכים של 0 או 1 בלבד, סיבית קוונטית יכולה להיות בסופר-פוזיציה של ערכים אלה. שימוש ב"קיוביט" כיחידת מידע בסיסית, מאפשר למחשב יכולות עיבוד גבוהות יותר פי עשרות או מאות בכמויות המידע, במהירות העיבוד ובמשאבים הדרושים להם בהשוואה למחשבים רגילים. מחשבים קוונטים יכולים כיום לפתור בעיות מסוימות בצורה הרבה יותר יעילה ממחשבים קלאסיים, ובשנים האחרונות הופיעו דגמים ראשונים של מחשבים קוונטים, המאפשרים כיום לבצע חישובים עם כ-70-50 קיוביטים.

 

לדברי פרופ' עדי אריה "אחד התחומים הראשונים שבהם מחשבים קוונטים צפויים להניב פירות כבר בזמן הקרוב הוא תחום הכימיה, כדוגמא לצורך חישוב של התפלגות המרחבית של אלקטרונים וקביעת רמות אנרגיה במולקולות. זוהי בעיה שמחשבים קלאסיים מתקשים להתמודד איתה ככל שגודל המולקולה הולך וגדל, ולעומת זאת אפשרית לפתרון יעיל באמצעות מחשבים קוונטים."

 

אז עד שהתרגלנו למהפכה הדיגיטלית, מסתמן שנזכה לחוות במהלך חיינו לפחות עוד מהפכה עצומה ומשמעותית אחת. מה תהיינה המהפכות הבאות? לחוקרות ולחוקרים הפתרונים... מבטיחים לעדכן.

 

אוניברסיטת תל-אביב, רחוב חיים לבנון 30, 6997801.
UI/UX Basch_Interactive