מדגים התקשורת הקוונטית הישראלי יפעל כבר השנה
31 מאי, 2018
המערכת תאפשר לשדר מידע באופן חסין לחלוטין בפני ציטוט. המדגים הישראלי בנוי בתצורה היברידית הכוללת מעגלי מיתוג ובקרה אלקטרוניים ביחד עם גלאים אופטיים. בתוך כשנתיים תיבנה מערכת המסוגלת לתפקד בתנאי החדר מחוץ למעבדה
פרוייקט המדגים הטכנולוגית הלאומי, אשר מבוצע במרכז לאינפורמציה קוונטית באוניברסיטה העברית יתחיל לפעול לפני סוף השנה. כך סיפר ל-Techtime מנהל המרכז, פרופ' נדב כץ. לדבריו, בשלב הראשון המדגים יפעל רק בתנאי מעבדה, אולם להערכתו בתוך שנתיים ניתן יהיה לפעיל אותו בתצורה של מוצר הפועל מחוץ למעבדה. הפרוייקט מתבצע במימון ממשלתי בהיקף של 7.5 מיליון שקל, במסגרת תוכנית לשמור על מעמדה של ישראל כמובילה גם בתחום הצומח של אינפורמציה קוונטית.
המהפיכה הקוונטית השנייה יצאה לדרך
לדברי פרופ' כץ, "כל מדינות אירופה, ארצות הברית וסין מבצעות השקעות עצומות בתחום המתפתח הזה, ואנחנו לא יכולים להרשות לעצמנו לא להיות שם". תחום האינפורמציה הקוונטית, הכולל תת-תחומים כמו מיחשוב קוונטי והצפנה חסינה בפני ציטוטים, מוגדר היום כ"מהפיכה הקוונטית השנייה". המהפיכה הקוונטית הראשונה היתה המצאת הטרנזיסטור ובניית תעשיות השבבים והאלקטרו-אופטיקה, שהתבססו על היכולת לעקוב אחר ההתנהגות של אלקטרונים ופוטונים בודדים.
כץ: "תורת הקוונטים מסבירה את ההתנהגות הגלית והחלקיקית של חומר ואור. היא פותחה לפני כ-100 שנים ובעקבותיה קיבלנו תובנות על ההתנהגות של חלקיקים גליים במבנה מחזורי. אולם תורת הקוונטים היא עשירה יותר ויש בה תיאור עמוק של כיצד מערכות מורכבות מתקיימות ביחד. במקום לעקוב אחר אלקטרון בודד, אפשר לבנות הבנה של מערכות מורכבות הכוללות כמה חלקיקי אור או כמה אלקטרונים או כל אלמנט זעיר מבודד אחר".
מידע חד-פעמי הוא מידע מאובטח
"כך למשל, אחת מהתכונות של מערכת קוונטית היא שהאינפורמציה בה היא חד-פעמית: אם מודדים אותה היא משתנה. התוצאה שאי-אפשר לשכפל מידע קוונטי. בעשורים האחרונים הבינו שאם מידע קוונטי הוא חד-פעמי, ניתן לבנות ערוץ תקשורת שאם מישהו מצוטט לו, הציטוט משנה את התכונות של ערוץ התקשורת ומאפשר לזהות שיש ציטוט. מכאן נולדה התקשורת הקוונטית והאפשרות לבצע הצפנה קוונטית חסינה בפני ציטוט".
לדברי כץ, מערכת ההדגמה הנבנית כיום בארץ מבוססת על שילוב של אלקטרוניקה קלאסית עם אלקטרוניקה קוונטית. "זו מערכת היברידית. היא כוללת יחידות מיתוג ובקרה מהירות וגלאי פוטונים המסוגלים לעבוד עם האור ברמת החלקיק. אנחנו נמצאים עכשיו בשלב ההקמה, ומאמינים שבשנה הקרובה המערכת תתחיל לתפקד במעבדה, ובתוך כשנתיים יהיה מוצר העובד מחוץ למעבדה".
האם גלאים קוונטים יכולים לעבוד מחוץ לתנאי מעבדה?
"האתגר הוא להביא מערכת קוונטית רגישה לאינטראקציה עם הסביבה. בתחום הזה קיימות אפשרויות לפתח חיישנים רבים מאוד. הדוגמא הכי מפורסמת היא של שעונים אטומיים שהם קריטיים למערכות תקשורת ומערכות בקרה. בשעון אטומי נעשה בעצם שימוש במערכת קוונטית שיש בתוכה תהליכי זמן פנימיים שניתן למדוד אותם בזהירות, כדי למצוא קבוע זמן אוניברסלי. ניתן לבצע הרבה סוגים של מדידות קוונטיות: יש מדידות זמן, מדידות תאוצה, מדידות של שדות חשמליים ושל מגנטיים".
חיישן LiDAR קוונטי
"יש לנו כמה חוקרים העוסקים בתחום החישה הקוונטית. אנחנו למשל חוקרים את התחום של LiDAR לצורך חישה קוונטית. הכוונה היא לסוג של LiDAR המבוסס על פוטונים בודדים, כאשר גלאי פוטונים בודדים מאפשרים לנו ליישם LiDAR אופטי. קיימים פגמים מסויימים ביהלומים שיכולים לשמש כחיישנים לזיהוי שדות מגנטיים.
"חלק מהחיישנים מסוגלים לתפקד בתנאי החדר ויש מערכות הדורשות בידוד מיוחד. חלק מהמחקר שלנו הוא למצוא מערכות יותר עמידות, או לחלופין ממשקים שיאפשרו להריץ אותן בתנאי חדר. מערכת קוונטית היא מערכת רגישה וצריך ללמוד לעבוד איתה".
ישראל מתקדמת בתחום הזה?
"אנחנו לא יכלים להרשות לעצמנו שלא להיות שם. בכל העולם לוקחים את זה ברצינות ומשקיעים הרבה מאוד כסף באינפורמציה קוונטית. למחשבים קוונטיים יש יכולת לבצע חישובים מורכבים שהם ככל הנראה בלתי אפשריים במחשבים הרגילים. מדובר בתחום שהוא פורץ דרך, ובארץ מתקיים היום מאמץ משמעותי מאוד בתחום החומרים הקוונטיים".
לאתר המרכז לאינפורמציה קוונטית: qcent.huji.ac.il
פורסם בקטגוריות: חדשות , מדע , תקשורת
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
