اكتشف الضوء ومهد الطريق للحوسبة الكمومية، والاتصالات الكمومية، وربما حتى النقل الآني (ولكن للفوتونات فقط)

أحد الفائزين بجائزة لانداو لليانصيب هذا العام هو البروفيسور ديفيد غيرشوني من التخنيون، لمساهمته البحثية في إنشاء الفوتونات المتشابكة

للحصول على معلومات حول جميع الفائزين بجائزة لانداو لعام 2014 في فئة العلوم

سيحصل البروفيسور ديفيد غيرشوني، من كلية الفيزياء في التخنيون، على جائزة لانداو لليانصيب للفنون والعلوم لعام 2014. وذلك لمساهمته في التطوير المستقبلي لجهاز يصدر أزواجًا من الفوتونات المتشابكة. وذكرت لجنة الجائزة أن "هذه الطريقة تختلف جذريًا عن سابقاتها، وستكون لها ميزة القدرة على تكرار هذه المعايير وبالتالي إنتاج فوتونات متشابكة عند الطلب. ولهذه الطريقة أهمية كبيرة في الأبحاث التجريبية في مجال المعلومات الكمومية."

البروفيسور غيرشوني، من مواليد عام 1953، حصل على تعليمه الأكاديمي في التخنيون. وفي عام 1986، بدأ دراسة ما بعد الدكتوراه في مختبرات بيل في نيوجيرسي، وبعد حوالي عام تم قبوله هناك كعضو في هيئة التدريس وشارك في البحث والتطوير. في عام 1991 عاد إلى التخنيون، وهذه المرة كعضو هيئة تدريس في كلية الفيزياء.
في عام 2006، أثبت البروفيسور غيرشوني إمكانية إنشاء فوتونات (جسيمات ضوئية) متشابكة باستخدام أشباه الموصلات. التشابك هو ظاهرة يتصرف فيها جسيمان كميان كتوأمين فيزيائيين يحافظان على ارتباط كمي بينهما: عندما تتغير خصائص أحد الجسيمين، تتغير خصائص الجسيم التوأم أيضًا في نفس الوقت، ومن المستحيل وصفه حالة أحدهما بشكل منفصل عن حالة الآخر.

في العمل المشترك مع البروفيسور يوسف إيفرون وطالبي الدكتوراه نيكا أكوبيان وناثانيال ليندنر، أثبت البروفيسور غيرشوني - نظريًا وتجريبيًا - أنه في ظل ظروف مناسبة، يمكن أن يكون شبه الموصل بأبعاد نانومترية مصدرًا للضوء المتشابك. لقد أثبت الباحثون أنه من الممكن بناء جهاز يعتمد على هذه المصادر، مما سيجعل من الممكن إنتاج فوتونات متشابكة "عند الطلب" - وهي خطوة مهمة على طريق الاتصال الكمي، والحوسبة الكمومية، وربما حتى النقل الآني.

"عمل سحري في الفضاء"
يعتمد تاريخ التشابك الكمي على البحث النظري الذي أجراه ألبرت أينشتاين وبوريس بودولسكي وناثان روزين (كان روزن أحد مؤسسي كلية الفيزياء في التخنيون). في عام 1935، نشر الثلاثة مقالًا بعنوان EPR باختصار - الأحرف الأولى من أسمائهم. في هذه المقالة، يتم التعبير عن رفض أينشتاين لميكانيكا الكم، التي "تسمح" على ما يبدو بوضع تتحرك فيه المعلومات بسرعة أعلى من سرعة الضوء. اعتقد أينشتاين أن هذا "الاحتمال" ليس سوى خيال، أو كما قال: "حدث مخيف عن بعد".

ادعى نيلز بور، أبو ميكانيكا الكم، ردًا على مقالة EPR أن نفس "الفعل عن بعد" ممكن بالفعل، لأنه لا يعتمد على "التأثير الميكانيكي" بل على "التأثير المنطقي" في الشروط التي تحدد إمكانيات سلوك النظام. لم يكن أينشتاين مضطرًا، ووصف رد بور بأنه "هراء تلمودي".

في عام 1962، أظهر الفيزيائي الأيرلندي جون بيل أن الجدل بين أينشتاين وبور يمكن حله تجريبيًا. أثبتت التجارب التي أجريت في السبعينيات والثمانينيات، وفقًا للنموذج الرياضي الذي صاغه بيل، أن الجسيمات المتشابكة تتمتع بالفعل بالارتباطات الرائعة التي تنبأت بها ميكانيكا الكم. وكان بحث البروفيسورين غيرشوني وأفرون، الذي اعتمد جزئياً على العمل النظري لعضو هيئة تدريس سابق، وهو أستاذ باحث حصل على الجائزة المتأخرة، طفرة في هذا المسار.
"في الواقع، أظهرنا كيف أنه من الممكن تطوير جهاز "يطلق" زوجًا من الفوتونات المتشابكة في اللحظة المطلوبة"، يوضح البروفيسور غيرشوني. "يعد هذا الاكتشاف خطوة مهمة على الطريق من التكنولوجيا (الكلاسيكية) الحالية إلى التكنولوجيا (الكمية) المستقبلية. تعتمد التكنولوجيا الحالية - بما في ذلك الحوسبة والاتصالات والإضاءة وتخزين المعلومات ومعالجة المعلومات - على أشباه الموصلات، لذا فإن اكتشافنا وثيق الصلة بعالم التكنولوجيا المتقدمة. نحن نعمل على تطوير هياكل نانومترية لأشباه الموصلات التي تعمل في الواقع بمثابة "ذرات اصطناعية"، والتي يمكن تفسير سلوكها والتنبؤ به بناءً على ميكانيكا الكم. نعتقد أن اكتشافنا سيعزز مجال معالجة المعلومات الكمومية التي ستكون أساس التكنولوجيا المستقبلية، وينبع دافعنا البحثي أيضًا من الأمل في أن تتبع التكنولوجيا البحث، وأننا سنتمكن في المستقبل القريب من رؤية تكنولوجيا الكم الحقيقية في الاستخدام على نطاق واسع."

تُمنح جائزة اليانصيب للعلوم والأبحاث التي تحمل اسم لانداو للعلماء الذين حققوا إنجازات جديرة بالتقدير في مجالهم وقدموا مساهمة قيمة في تقدم العلوم والبحث. وسيتسلم البروفيسور غيرشوني الجائزة في مجال الفيزياء، بحسب قرار لجنة التحكيم التي تضم الأساتذة دان شاهار، شموئيل فيشمان وأورا ويلمان. الفائزون في الفئات الأخرى هم البروفيسور دانا وولف (في مجال علم الفيروسات) والبروفيسور هوارد ليتفين (علوم الشيخوخة)، وكلاهما من الجامعة العبرية، والبروفيسور إليشا كيمرون (أبحاث اللغة العبرية)، والبروفيسور أمير ساجي (الزراعة) وكلاهما من بن جامعة غوريون، والبروفيسور دانييل حانوخ فاغنر (الهندسة الكيميائية وهندسة المواد).