פרס נובל לפיזיקה לשנת 2025 עוסק בחיבור שבין שני עולמות: מוליכות־על והפיזיקה הקוונטית. הפיזיקה הקוונטית פועלת לפי חוקים שנראים משונים ואף מנוגדים לאינטואיציה של רוב האנשים. אך אף שהם נשמעים דמיוניים, לחוקים הללו יש השפעה עצומה לא רק על הבנת מבנה היקום, אלא גם על המרוץ של מדינות וענקיות טכנולוגיה להשגת מחשב קוונטי שימושי ומסחרי.
שלושת החוקרים הזוכים גילו שחוקי הפיזיקה הקוונטית המוזרים אינם חלים רק על חלקיקים יסודיים מיקרוסקופיים, אלא גם על מערכות גדולות המורכבות ממספר אסטרונומי של חלקיקים. כאלו שבני אדם יכולים לא רק לראות, אלא גם לשלוט ולהשתמש בהם, כמו מעגלים חשמליים קוונטיים.
כדי להמחיש את התגלית, דמיינו את חוקי הפיזיקה הרגילים כפי שהם פועלים במשחק ביליארד. כאשר כדור מקבל מכה, הוא נע על השולחן, פוגש התנגדות ולבסוף נעצר. עכשיו דמיינו שמישהו נותן מכה לכדור ביליארד ולאחר מאה שנה הוא עדיין מתרוצץ בין דפנות השולחן.
הגילוי שזיכה את החוקרים בפרס נובל לפיזיקה מבוסס על חקר זרימת אלקטרונים במתכות ייחודיות הידועות בשם מוליכי־על. במוליכי־על אלה, כמות אסטרונומית של אלקטרונים מתלכדת וזורמת יחד כגוש אחד גדול - זרם אחיד שיכול לנוע לנצח, ללא כל התנגדות חשמלית.
החוקרים גילו כי כאשר בונים מעגלים חשמליים ממתכות מוליכות־על ומדפיסים אותם על שבב, המעגל עשוי להימצא במספר מצבי זרימה מובחנים של אלקטרונים. מצבים אלה חווים תופעה הקרויה מנהור קוונטי - מצב שבו הזרם, כלומר גוש האלקטרונים, "קופץ" בפתאומיות ממצב זרימה אחד לאחר.
כדי להמחיש זאת, נחזור לדימוי שולחן הביליארד שלנו: דמיינו שכעת הכדור אינו רק ממשיך לנוע לנצח, אלא אף מתעלם מדפנות השולחן ומצליח לדלג משולחן אחד לשולחן אחר.
תגלית זו המוכיחה כי מערכת מקרוסקופית יכולה לנהוג על פי חוקי הפיזיקה הקוונטית ולגלות תופעות כמו מנהור קוונטי, שבהן חלקיקים מתנהגים כגלים ועוברים דרך מחסומים פיזיים, סללה את הדרך לטכנולוגיית המחשבים הקוונטיים מבוססי מוליכי־על, שאומצה בידי ענקיות טכנולוגיה כמו IBM, גוגל ואמזון. תחום פורץ דרך זה צפוי לחולל מהפכה ביכולת שלנו לפתור בעיות מורכבות שאינן ניתנות לפתרון באמצעות מחשבים רגילים.
גם בישראל ניתן לראות יוזמות חדשנות הנולדות על בסיס אותם גילויים. אחת הבולטות שבהן היא חברת QuamCore הישראלית, שהוקמה לפני 3 שנים על ידי אלון כהן - ממציא הרדאר של מובילאיי - יחד עם פרופ' סרג' רוזנבלום ממכון ויצמן ופרופ' שי הכהן־ג'ורג'י מהטכניון. השניים האחרונים, הקימו לפני כשש שנים את המעבדות למעגלים קוונטים במוליכות־על באקדמיה, מעבדות מהמתקדמות בעולם. בימים אלו QuamCore מקימה את המעבדות למוליכות על במשרדי החברה לטובת פיתוח של מחשב קוונטי בטכנולוגיה זו, המביא עמו בשורה טכנולוגית בקנה מידה עולמי.
הפיתוח של QuamCore משלב בתוך תא הקירור של המחשב הקוונטי לא רק קיוביטים מוליכי־על, שהם יחידת המידע הבסיסית במחשב קוונטי, כמו "ביט" במחשב רגיל, אלא גם "מוח הדיגיטלי" מוליך-על, שהיא מערכת הבקרה השולטת ברכיבים הקוונטיים, אשר עד כה מוקמה ע"י כל החברות המובילות בתחום מחוץ לתא הקירור. המשמעות של איחוד המערכות הללו בתוך תא אחד היא עצומה, ומאפשרת לכווץ את גודלן של המערכות הקוונטיות הקיימות כיום, מיחס של מגרש כדורגל לקופסה קומפקטית אחת. בכך להפחית לפחות פי אלף את העלויות ואת צריכת ההספק הקיצונית שאפיינה אותן עד כה.
פריצת הדרך הזו מתאפשרת בזכות המעבר של הבקר הדיגיטלי ממוליכים למחצה אל מוליכי־על, לב ליבה של ההמצאה של QuamCore. בכך ממנפת החברה את תגלית הנובל במוליכות־על פעמיים: לא רק בקיוביטים עצמם, אלא גם במעגלים הדיגיטליים השולטים בהם - כולם מבוססי מוליכי־על.
הישג זה מהווה פריצת דרך של ממש בהשוואה לשיטות הנהוגות כיום אצל ענקיות כמו IBM וגוגל. בדומה למעבר ההיסטורי ממחשבים קלאסיים שתפסו חדר שלם אל הטרנזיסטור הזעיר. גם כאן מתקרבים צעד נוסף לעבר מחשבים קוונטיים חזקים, קטנים ויעילים יותר.
"חברת קוואמקור שמה לה למטרה להפוך את מדינת ישראל למעצמה טכנולוגית בתחום מוליכי העל. את תעשיית הסמיקונדקטור כבר לא נצליח להדביק בתחום הייצור, אך בתחום של מוליכי על, שללא ספק, יביא למהפכה ל 50 השנים הבאות, שם אנחנו יכולים ליצור עליונות טכנולוגית", אמר לנו אלון כהן, מנכ"ל קוואמקור.
הכותב הוא מייסד-משותף של חברת הקוונטיים QuamCore, ומקים המעבדה למחקר במעגלים מוליכי־על קוונטיים במכון ויצמן למדע.