ייתכן שמבודדים טופולוגיים שיכולים לאפשר מחשוב ותקשורת מהירים ומאובטחים לא יהיו טופולוגיים בסופו של דבר, אלא אם כן ייצרו אותם באופן שונה
| מיחשוב קוונטי. איור מתוך PIXABAY.COM |
חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב מערערים על הממצאים לגבי סוג חדש של חומרים, שיכולים לשמש באופן פוטנציאלי לחישובים מהירים ביותר ולתקשורת מאובטחת.
אחת מנקודות המוקד של תחום האינפורמציה הקוונטית החדש היא הנדסה של סוג חדש של חומרים – חומרים טופולוגיים, בעלי תכונה שימושית: חלק ממאפייניהם הפיזיקליים "מוגנים". המשמעות של הגנה זו, שניבויה העניק לחוקרים את פרס הנובל לפיזיקה השנה, היא שמאפייני החומרים הינם חסרי רגישות לעיוותים פיזיקליים וכימיקליים גדולים. תכונה זו הופכת אותם לאידיאליים לשיטות חישוב, לאחסון מידע ולתקשורת יעילים, חזקים ומאובטחים. קבוצה אחת של חומרים כאלה, שנקראים "מבודדים טופולוגיים", כבר יוצרו במעבדה.
אחד השימושים המוצעים לחומרים אלה הוא מחשוב קוונטי: כשמקרבים מוליכי-על לחומרים האלה, מופיע במערכת סוג חדש של "חלקיק יסודי" שנקרא "פרמיון מיורנה" (Majorana Fermions), על שם הפיסיקאי האיטלקי שהציע את קיומם לראשונה. בזכות ההגנה הטופולוגית החלקיקים האלה יכולים לשמר את הקוהרנטיות הקוונטית לפרק זמן ארוך יחסית, וזה הופך אותם לשימושיים במיוחד לחישובים קוונטיים שעמידים בפני תקלות, השאיפה האולטימטיבית במהפכת הקוונטים.
עם זאת, כל ההבחנות האלה מסתמכות על הנחה קריטית – שאין שדה מגנטי בחומרים הטופולוגיים. במחקר שנערך לאחרונה ופורסם בכתב העת היוקרתי Physical Review Letters, פרופ' יגאל מאיר מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב והסטודנט שלו לפוסט-דוקטורט, ג'יאנהוי וואנג, בשיתוף עם פרופ' יובל גפן ממכון וייצמן למדע, הדגימו כיצד בתנאים הרגילים שבהם משתמשים בחומרים האלה, נוצר באופן ספונטני שדה מגנטי בקצות המבודדים הטופולוגיים. השדה המגנטי הזה מבטל את ההגנה הטופולוגית של החומרים ומעלה ספקות לגבי היישומים שהוצעו בעבר לחומרים האלה.
למרות זאת, המאמר החדש של החוקרים מציע דרך לייצר את החומרים האלה, כך שעדיין תהיה אפשרות להשיג את ההגנה הטופולוגית המבוקשת, בהתאם לצורה בה יחוברו מגעים חשמליים לחומר בקצות ההתקן. במקרה כזה לא ייווצר שדה מגנטי ספונטני, וההגנה הטופולוגית תחזור.
פרופ' יגאל מאיר הוא חבר סגל במחלקה לפיזיקה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.
| {loadposition content-related} |
