מאת פֶּסַח בֶּנסוֹן • 19 בספטמבר 2025
ירושלים, 19 בספטמבר 2025 (TPS-IL) — פריצת דרך בטכנולוגיית יהלומים עשויה להוציא תקשורת קוונטית וחיישנים רגישים במיוחד מהמעבדה לשימוש בעולם האמיתי. מדענים ישראלים וגרמנים הודיעו על פיתוח שיטה ללכידת כמעט כל האור הנפלט מפגמים מיקרוסקופיים ביהלומים – התקדמות שיכולה להפוך מכשירים קוונטיים למהירים יותר, אמינים יותר וקלים יותר לשילוב במערכות קיימות.
חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים, בשיתוף פעולה עם אוניברסיטת הומבולדט בברלין, התמקדו במרכזי חנקן-ריק (NV), פגמים זעירים בגבישי יהלום הפולטים חלקיקי אור בודדים, או פוטונים, הנושאים מידע קוונטי. פוטונים אלו חיוניים לפיתוח מחשבים קוונטיים מהדור הבא, תקשורת מאובטחת וחיישנים מדויקים. עד כה, רוב האור הזה התפזר לכל הכיוונים, מה שהקשה על ניצולו ליישומים מעשיים.
על ידי הטמעת ננו-יהלומים המכילים מרכזי NV בננו-אנטנות היברידיות שתוכננו במיוחד, הצליחו החוקרים להנחות את האור בכיוון מדויק במקום לאפשר לו להתפזר. האנטנות, הבנויות משכבות של חומרים מתכתיים ודיאלקטריים בתבנית "עין השור", פועלות בצורה הטובה ביותר כאשר הננו-יהלומים ממוקמים בדיוק במרכזן – עד כדי מיליארדיות מטר. התוצאה היא שיפור דרמטי: עד 80 אחוז מהפוטונים נלכדים בטמפרטורת החדר, קפיצת מדרגה משמעותית לעומת שיטות קודמות.
הממצאים פורסמו ב-APL Quantum, כתב עת שעבר ביקורת עמיתים.
"זה מקרב אותנו הרבה יותר למכשירים קוונטיים מעשיים," אמר פרופ' כרמייקל רפאפורט מהאוניברסיטה העברית. "על ידי הפיכת איסוף הפוטונים ליעיל יותר, אנו פותחים את הדלת לטכנולוגיות כמו תקשורת קוונטית מאובטחת וחיישנים רגישים במיוחד."
ד"ר יונתן לובצקי הוסיף: "מה שמרגש אותנו הוא שזה עובד בתכנון פשוט מבוסס שבב ובטמפרטורת החדר. זה אומר שניתן לשלב אותו במערכות אמיתיות בקלות רבה יותר מבעבר."
ההתקדמות מדגימה שיהלומים, המוערכים מזה זמן רב בזוהרם, עשויים להיות גם כלים חיוניים בטכנולוגיה מתקדמת. בכך שהם מאפשרים למדענים לשלוט ולאסוף פוטונים בודדים ביעילות חסרת תקדים, עבודה זו עשויה להאיץ את פריסת הרשתות הקוונטיות, לשפר את ביצועי המחשבים הקוונטיים ולאפשר חיישנים המסוגלים לזהות את השינויים הסביבתיים הזעירים ביותר.
איסוף פוטונים יעיל חיוני לתקשורת קוונטית מאובטחת, שיכולה להפוך העברת נתונים לכמעט בלתי ניתנת לפריצה. מכיוון שחיישנים קוונטיים יכולים לזהות שדות מגנטיים, שינויי טמפרטורה או תופעות אחרות בדיוק חסר תקדים, המחקר עשוי להוביל למכשירים רגישים במיוחד עבור רפואה, ניווט ומדעי החומרים.
יתר על כן, התכנון מבוסס השבב פירושו שטכנולוגיה זו ניתנת לייצור המוני ושילוב באלקטרוניקה קיימת.
