מאת פשח בנסון • 15 בינואר 2026
ירושלים, 15 בינואר 2026 (TPS-IL) — פריצת דרך ישראלית-יפנית בחלקיקים קוונטיים מקרבת את המדע צעד אחד נוסף למחשבים קוונטיים אמינים. צוות מדענים ממכון ויצמן בישראל והמכון הלאומי למדע חומרים ביפן מצא חלקיקים שיכולים "לזכור" מה קרה באינטראקציות קוונטיות קודמות.
המחקר התמקד באניונים לא-אבליים, חלקיקים קוונטיים אקזוטיים המופיעים בחומרים דקים במיוחד בתנאים קיצוניים ויכולים לאגור מידע על ידי "זכירת" הסדר שבו הם נעים זה סביב זה, מה שהופך אותם לאבני בניין מבטיחות למחשבים קוונטיים עמידים בפני שגיאות.
המחקר, שפורסם בכתב העת המוערך Nature, הציג ראיות לקיומם של אניונים לא-אבליים בגרפן דו-שכבתי, חומר המורכב משתי שכבות דקיקות במיוחד של אטומי פחמן.
"לראשונה, יש לנו ראיות ניסיוניות לחלקיקים המתנהגים כאניונים לא-אבליים," אמר ד"ר יובל רונן, ראש צוות המחקר. "מחקר זה מקרב אותנו צעד נוסף לקראת בניית מחשבים קוונטיים עמידים בפני תקלות ושימושיים יותר מעבר לניסויי מחקר צרים."
אניונים נחזו לראשונה בשנות ה-80, אך נצפו רק "אניונים אבליים" פשוטים יותר. אניונים לא-אבליים מורכבים יותר: הם לא רק משנים תכונה קוונטית הנקראת פונקציית גל בעת החלפה, אלא גם משנים את צורתה, אשר מקודדת זיכרון של פעולות קודמות.
מחשבים קוונטיים משתמשים בקיוביטים, שיכולים להתקיים במספר מצבים בו-זמנית. זה מעניק להם את הפוטנציאל לפתור בעיות שמחשבים כיום אינם יכולים. אך קיוביטים שבירים מאוד: הפרעות זעירות עלולות להרוס את המידע שהם מחזיקים. אניונים לא-אבליים יכולים לפתור בעיה זו מכיוון שהם מאגרי מידע על פני כל מערכת החלקיקים במקום בחלקיק בודד, מה שהופך אותם לרגישים פחות לשגיאות.
"החלפת אניונים לא-אבליים משאירה עקבה בפונקציית הגל של המערכת," הסביר רונן. "אם נחליף שלושה מהחלקיקים הללו בסדר אחד, נקבל תוצאה שונה מאשר אם נחליף אותם בסדר אחר. היכולת לזכור את הרצף היא בדיוק מה שמאפשר להם לאגור מידע."
כדי לחקור את החלקיקים, הצוות הנחה אותם לאורך מסלולי לולאה מדויקים בגרפן דו-שכבתי ומדד את הדפוסים המתקבלים בהתנגדות חשמלית – שיטה בהשראת ניסוי אור מהמאה ה-19. באופן מפתיע, המדענים מצאו שהחלקיקים נושאים מטען של חצי אלקטרון במקום רבע צפוי, מה שמרמז ששני אניונים לא-אבליים נעו יחד.
"עדיין לא הצלחנו להפריד ביניהם, אך זהו צעד חשוב לקראת צפייה ישירה בחלקיקים אלו," אמר ד"ר רונן. "האתגר הבא הוא לראות בדיוק כיצד כל סדר של החלפות חלקיקים מייצר חתימה ייחודית. זה יקרב אותנו למחשבים קוונטיים עמידים בפני תקלות."
לדברי החוקרים, אפילו אגירת המצב של 300 קיוביטים בלבד תדרוש ממחשב קלאסי לזכור יותר מ-34 קווינטיליון מספרים, מה שממחיש עד כמה הפוטנציאל של חלקיקים אלו יוצא דופן לעתיד המחשוב.
אם ינוצלו במלואם, אניונים לא-אבליים יכולים להפוך מחשבים קוונטיים לחזקים ואמינים הרבה יותר. הם יוכלו לפתור בעיות בלתי אפשריות למחשבים קלאסיים, החל מחיזוי תגובות כימיות לתרופות וחומרים חדשים ועד לשיפור תחזיות מזג האוויר. הם גם יוכלו לחזק את אבטחת הסייבר באמצעות סוגים חדשים של הצפנה ולקדם מדע בסיסי על ידי חשיפת התנהגויות קוונטיות חדשות.
נושאים קשורים
