Page 21 - מגזין הטכניון | חורף 2010

21 ÁÂ˙ÈÙ ¯˜ÁÓ
ב ד ר ך ל מ ח ש ב ה ק ו ו נ ט י
ד ו ק ט ו ר נ ט ב פ ק ו ל ט ה ל פ י ס י ק ה ת כ נ ן ” ת ו ת ח פ ו ט ו נ י ם “ ר א ש ו ן מ ס ו ג ו
ה ד ר ך ה ש ל י ש י ת : ק י ד ו ד מ ו ל ק ו ל ר י
ח ו ק ר י ם ב ט כ נ י ו ן פ י ת ח ו ש י ט ת ה צ פ נ ה ח ד ש ה , ש א י נ ה א נ ל ו ג י ת ו א י נ ה ד י ג י ט ל י ת
נתנאל לינדנר מהפקולטה לפיסיקה תכנן,
Imperial יחד עם שותפים מאוניברסיטת
, ”תותח פוטונים“ ראשון College London
מסוגו. החוקרים מעריכים כי בנייתה של
מערכת כזו בפועל תתאפשר תוך שנים
ספורות.
התוכנית מעוררת עניין רב בקהילה
המדעית מאחר שמדובר בצעד חשוב
לקראת בנייתו של מחשב קוונטי - צעד
מהפכני בעולם המיחשוב. הכוח החישובי
של מחשב קוונטי צפוי להיות עצום, שכן
כל תוספת של קיוביט )ביט קוונטי( תכפיל
את הכוח החישובי הכולל. לדוגמה, אם
61 קיוביטים )ביטים קוונטיים( שקולים
למחשב עם זיכרון של ארבעה ג‘יגה-בייט,
71 קיוביטים יהיו שקולים לשמונה ג‘יגה-
בייט.
אחת הבעיות המרכזיות בפיתוחו של
מחשב קוונטי היא העובדה שהגדלת מספר
הקיוביטים אינה אתגר פשוט, שכן לשם
כך נדרשת יצירה של חלקיקים שזורים,
והמועמדים המתאימים ביותר לכך הם
הפוטונים.
”שזירה מהם חלקיקים שזורים?
( היא תופעה ייחודיתentanglement)
למכניקה הקוונטית,“ מסביר לינדנר.
”חלקיקים שזורים הם חלקיקים המרוחקים
זה מזה, שלמרות המרחק ביניהם, כל שינוי
באחד מהם משפיע על ה‘פרטנר‘ שלו.
השינוי הזה הוא מיידי - הוא אינו ’כפוף‘
למגבלת מהירות האור - ולכן חישוב קוונטי
הוא חישוב מקבילי ממש )פעולה אחת היא
בעצם שתי פעולות בו-זמניות(.
יצירת פוטונים שזורים היא אתגר סבוך,
ומכאן חשיבותה של פריצת הדרך החדשה.
בשיטה האמורה, שפיתח לינדנר עם ד“ר
, נפלטיםImperial Collegeטרי רודולף מ-
זוגות הפוטונים השזורים מאטומים
מלאכותיים הבנויים ממוליכים למחצה.
לינדנר, בוגר תוכנית המצוינים של הטכניון
)תואר ראשון בפקולטות למתמטיקה
ובפיסיקה(, המשיך לתואר שני בפקולטה
בפיסיקה וכיום הוא עושה את הדוקטורט
שלו בהנחייתו של פרופסור אסא אוירבך.
ההצעה של לינדנר ורודולף פורסמה
Physical Review בכתב העת המדעי
. פרופסור אנדרו וייט, פיסיקאיLetters
מהמרכז לאופטיקה קוונטית באוניברסיטה
קווינסלנד, באוסטרליה, אמר בראיון לכתב
כי מדובר ב“אחת New Scientist העת
ההצעות התיאורטיות המלהיבות ביותר
שקראתי בחמש השנים האחרונות. לדעתי
היא תהווה התקדמות מהפכנית במיחשוב
קוונטי אופטי.“
חוקרים בפקולטה לכימיה ע“ש שוליך פיתחו
גישה חדשה לקידוד מידע באמצעות תערובות
כימיות - בניגוד לשיטות הצפנה דיגיטליות
ואנלוגיות. השיטה החדשה, שנחשפה במאמר
, מאפשרתChemPhysChem בכתב העת
הצפנה ואיחסון של מידע )מלל ומספרים(
באמצעות תערובות נוזליות יציבות של
מולקולות אורגניות. קריאתו של המידע
המקודד נעשית על בסיס תהודה מגנטית
.(NMRגרעינית )
צוות החוקרים, הכולל את פרופסור אהוד קינן,
הדוקטורנטית תמר רטנר וד“ר עופר ריעני, פיתח
טכניקה חדשה לקידוד מידע באופן כימי על
ידי ערבוב תרכובות שונות בתמיסה. נוכחותה
של תרכובת מסוימת, ריכוזה היחסי או העדרה
- כל אלה ”אוצרים“ את המידע הרצוי על פי
מפתח קבוע מראש. כך, באמצעות 22 חמרים
שונים, הצליחו החוקרים ”לכתוב“ טקסטים
שונים ומספרים גדולים בני 12 ספרות.
ÌÈȯ˘Ù‡ ÌÈÓ¢ÈÈ
קבוצת המחקר הדגימה ארבעה יישומים
שונים של האסטרטגיה החדשה: א. קידוד,
איחסון והצפנה של תמליל בשפה האנגלית;
ב. קידוד ואיחסון של מספרים בינאריים; ג.
קידוד ואיחסון של מספרים עשרוניים; ד. ביצוע
פעולות אלגבראיות עם המספרים המקודדים.
יישומים אלה פותחים הזדמנויות מעניינות
לאיחסון מידע, להצפנת טקסט ולעיבוד מידע
)כגון פעולות חיבור וחיסור(, והכל באופן
מולקולרי.
לדברי פרופסור קינן, “הקהילה האקדמית, כמו
גם הקהילה העסקית, מקדישה תשומת לב רבה
לפיתוח מערכות חישוב חלופיות המבוססות על
מולקולות ועל אינטראקציות בין-מולקולריות.
זאת בשל ההנחה שיכולת המיזעור בענף
המיחשוב מתקרבת לידי מיצוי. תחום המידע
והעיבוד המולקולרי צובר תאוצה מכיוון שהוא
טומן בחובו פוטנציאל במספר אפיקים, כגון
פריצתן של מגבלות המיזעור ויצירתן של
אפשרויות חדשות לחישוב מקבילי. לכן אין זה
מפתיע כי ענקיות תעשיית המחשבים, ביניהן
ואינטל, מביעות עניין רב IBM מיקרוסופט,
בטכנולוגיות הללו.
”סיבה נוספת לעניין הגובר במערכות חישוב
ביו-מולקולריות היא יכולתן לקיים ממשק ישיר
עם מערכות ביולוגיות ואפילו עם יצורים חיים.
מערכות ביו-מולקולריות אינן מצריכות שום
גורם מתווך, שכן כל רכיביהן - כולל חומרה,
תוכנה, קלט ופלט - הם מולקולות ביולוגיות,
שניתן לתכנת את יחסי הגומלין ביניהן. לדוגמה,
באחרונה פיתחנו מכונת חישוב ביולוגית
ואנזימים( DNA )המורכבת כולה ממולקולות
שתוצאות החישוב שלה הן תופעות ביולוגיות.”