חוגגים מאה שנה של פריצות דרך קוונטיות

פינת רגע של היסטוריה | יולי 2025

27.7.2025

ערך: אריה עמית

מקורות: ויקיפדיה, מקנזי וידע אישי

---

רקע

מאז ומתמיד שאף האדם להבין את היקום שמסביבו, אך עד תחילת המאה ה-20, ההבנות הקיימות על העולם הפיזיקלי היו מוגבלות לתיאוריה הקלאסית של ניוטון. החל משנות ה-20 של המאה ה-20, שינתה תורת הקוונטים את תפיסת היקום באופן יסודי, והביאה לידי גילויים שכמעט נוגדים את ההיגיון הפשוט, אך מצליחים להסביר תופעות שאף ניסיונות קודמים לא הצליחו.

הולדת תורת הקוונטים

בשנת 1925, וולף הייזנברג ניסח את עקרון אי-הודאות, שהגדיר את המגבלה היסודית של הדיוק במדידת מיקום ומהירות של חלקיקים. בשנה שלאחר מכן, ארווין שילר והנרי בוהר פיתחו את מכניקת הקוונטים באמצעות שיטה מופשטת של תיאוריה מתמטית שמבוססת על פונקציות גל ומערכות סופרפוזיציה. אלברט איינשטיין מצידו, שהיה תומך עיקרי של הפיזיקה הקלאסית, המשיך לתהות על הפרדוקסים של התיאוריה, ואף הציג את "פרדוקס איינשטיין-פודולסקי" המיטיב להדגים את המורכבות של תורת הקוונטים.

בנימה אישית ,התואר הראשון שלי הוא בפיזיקה מהטכניון (1969) בין היתר זכיתי ללמוד אצל פרופ נתן רוזן שהיה שותף של פרופ אלברט איינשטיין לניסוח הפרדוקס. לאחר סיום לימודי עשיתי הסבה לעולם ההייטק, המחשוב ומערכות המידע. עברו למעלה מיובל שנים עד שזכיתי לראות את התאוריות הפיזיקליות מאז מתממשות היום בעולמות המיחשוב הקוונטי

תקופת ההתנסות והעיקרון הדואלי

במהלך 25 השנים הבאות, התפתחו סוגיות תיאורתיות ומדעיות סביב פרקטיקות המדידה והשאלות על המציאות. פרדוקסים כמו "החתול של שרדינגר" באו לידי ביטוי, והספקות לגבי תורת הקוונטים הוגברו.

במקביל, המהפכה הטכנולוגית החלה לשרת את הבנת הקוונטים, ועזרה בפיתוח מכשירי רדיו, טלוויזיה ומכשירי לייזר. תחום המחשוב הקוונטי החל לבעבע מתוך ההבנה שהקואנטים יכולים להיות בסיס לבסיסי עיבוד מידע.

בשנות ה-50 וה-60, פותחו תיאוריות מתקדמות יותר כמו תיאוריה של שדות קוונטיים, שהרחיבו את היישום גם לתיאוריה של החלקיקים היסודיים של הטבע, כמו קוויקים ופרוטונים שהפכה לחלק בלתי נפרד להבנה של העולם המיקרוסקופי.

ההשפעות הטכנולוגיות של תורת הקוונטים בעולם המודרני

בשנות ה-60 וה-70, התפתחו טכנולוגיות שהושפעו ישירות מיסודות תורת הקוונטים כמו:

• הפיתוח של רצף פוטונים והמחקר באופטיקה קוונטית שאפשר הקמת מכשירי לייזר (Laser) בשנות ה 60  שפותחו על בסיס תיאוריות קוואנטיות של האינטראקציה של קרינה עם חומר. הלייזר הפך תשתית למגוון יישומים, מיישומים רפואיים ועד לתקשורת אופטית קווית.

• תורת השדות הקוונטית ויישומיה מהווה את הבסיס הפורמלי של חלק מהטכנולוגיות המודרניות כמו המחשב והקריפטוגרפיה המבוסס על תיאוריות של שדות קוונטיים.

• הבנת מבנה החומר באמצעות חוקי הקוונטים הובילו ליכולת לתכנן חומרים חדשניים באמצעות תיאורים תלת-מימדיים של מולקולות ואטומים, אשר שימשו לפיתוח חומרים חדשים.

בשנות ה-80 החלה ההתפתחות של המחשוב והדיגיטציה הקוונטית והונחו היסודות למחשוב הקוונטי וליישומי ההצפנה הקוונטית המאפשרת תקשורת מאובטחת לחלוטין.

תחילת שנות שנות ה-2000 הן תקופת המחשוב הקוונטי המוקדם ובעשר השנים האחרונות, המגמה הפכה להיות ברורה יותר, עם יזמים ומדענים שהחלו לפתח את המחשוב הקוונטי באופן מעשי ע"י יצירת שבבי קוונטים (Qubits):, פריצות הדרך ביכולת ליישם אלגוריתמים קוונטיים ויישומים לאופטימיזציה של מערכות קריפטוגרפיות

שנת 2025 מציינת את שנת המדע והטכנולוגיה הקוונטית הבינלאומית ואת יום השנה ה-100 לפיתוח הראשוני של מכניקת הקוונטים. טכנולוגיית הקוונטים (QT) מתקדמת מעבר למעבדה וצוברת תאוצה על ידי התכנסות עם חזיתות חדשנות אחרות. בדו"ח השנתי הרביעי של מקינזי בנושא טכנולוגיית קוונטים , הנינג סולר ושותפיו למחברי מקינזי  בוחנים כיצד QT מתפתח דרך ארבעה תחומים בעלי השפעה גבוהה:

• בינה מלאכותית ולמידת מכונה

• רובוטיקה

• קיימות וטכנולוגיית אקלים

• קריפטוגרפיה ואבטחת סייבר

צמתים אלה מציעים לא רק פריצות דרך בודדות, אלא גם סינרגיות עוצמתיות עם פוטנציאל להגדיר מחדש ביצועים, חוסן ומהירות בתעשיות שונות.

לקריאת הדו"ח המלא של מקנזי לחצו...