חודש: פברואר 2023

כנס ההתנעה של LUCIA – מאגד בין-לאומי בראשות פרופ’ חוסאם חאיק מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון, התקיים לאחרונה בטכניון. בכנס שנמשך יומיים השתתפו כ- 60 מומחים מישראל ומחו”ל.

תמונה קבוצתית

פעילות המאגד נועדה לשפר את ההתמודדות עם סרטן ריאות בהיבטים של אבחון מוקדם, מניעה וטיפול – בעיקר בסוגי סרטן ריאות נדירים יחסית. תוצאות פעילות המאגד יתורגמו להמלצות למדיניות, ואלה יוטמעו בתוכניות לאבחון מוקדם של המחלה ובהתמודדות יעילה איתה.

להערכת מומחים, כל 30 שניות בממוצע מת בעולם אדם מסרטן ריאות, מה שהופך מחלה זו לסרטן הקטלני ביותר מבחינת מספר הקורבנות שהוא גובה. ממוצע ההישרדות (לחמש שנים) עומד כיום על 17% לגברים ו-24% לנשים. אף שעישון נחשב לגורם סיכון משמעותי במחלה זו, סרטן ריאות מתרחש רבות גם בקרב לא מעשנים. לאור זאת יפעל המאגד לזיהוי כלל גורמי הסיכון ולפיתוח דרכים חדשות לאבחון, מניעה וטיפול במחלה.

“מאגד LUCIA יוצא לדרך בזמן הנכון ועם השותפים הנכונים,” אמר פרופ’ חאיק בפתיחת הכנס. “זכינו בשותפים מוכשרים רבים ומצוינים ממגוון תחומים ויחד נעבוד בארבע השנים הבאות, מתוך גישה רב-תחומית, כדי לקדם את הבנת המחלה ולפתח דרכים למנוע אותה, לאבחן אותה ולטפל בה טוב יותר. בפעילות הזאת לא נסתפק בהיבטים הרפואיים של המחלה אלא ניעזר במומחים בתחומי המשפט והאתיקה ובמקבלי החלטות כדי לממש את הממצאים שלנו לטובת החברה כולה.”

המאגד, בהובלת הטכניון, הוקם במימון תוכנית Horizon Europe של האיחוד האירופי – תוכנית התומכת בשיתופי פעולה בין-לאומיים הצפויים לספק פתרונות טכנולוגיים מעשיים לאתגרי התקופה ובמימון של 14.6 מיליון יורו. שותפים בו 22 גופים אקדמיים ואחרים הפועלים יחד למיפוי גורמי הסיכון לסרטן ריאות תוך התמקדות בשלושה היבטים: גורמי סיכון אישיים ובהם אורח חיים וחשיפה למזהמים; גורמים חיצוניים ובהם סביבה עירונית ובנויה, תחבורה, אקלים והיבטים חברתיים; ותגובות ביולוגיות ובהן הזדקנות ושינויים גנטיים, אפיגנטיים ומטבוליים. לשם כך עובדים מומחי המאגד על הבנת המנגנון המולקולרי של המחלה, איתור מאגרי המידע הרלוונטי וניתוחם ועוד.

המשנה לנשיא הטכניון למחקר, פרופ’ קובי רובינשטיין, אמר כי “כיום אנחנו מבינים שמחקר בסיסי אינו מספיק; האקדמיה חייבת לקיים קשר צמוד עם השטח – תעשייה, בתי חולים וכל גוף רלוונטי אחר. כשקשר כזה אינו מתקיים קשה מאוד ליישם, לטובת האנושות, מחקרים בסיסיים הנערכים באקדמיה. אני אומר את זה מניסיון – לפיתוח שלי בתחום האופטיקה נדרשו 12 שנים כדי להפוך למציאות. הטכניון פועל כיום מתוך אסטרטגיה ברורה של הנמכת החומות בין אקדמיה לתעשייה ואנחנו כבר רואים את הפירות – הטכניון הוא האוניברסיטה המובילה בישראל מבחינת מספר חברות הסטארטאפ היוצאות ממנו. המאגד שלכם מבטא היטב את הרוח הזאת ולכן אני מבקש מכם – אל תעצרו לפני שתגיעו ליישום העבודה המחקרית שתעשו, כלומר לתרגום של הממצאים שלכם למוצרים ושיטות שיצילו את חייהם של חולי סרטן ריאות.”

את המאגד מוביל כאמור פרופ’ חאיק (coordinator) עם חברי קבוצת המחקר שלו: ד”ר יואב ברוזה (מנהל הפרויקט), ליאת צורי (מנהלת אדמיניסטרטיבית) ומנהל המעבדה ואלא סליבא. במאגד שותף פרופ׳ יובל שקד מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, החוקר את מנגנוני הסיכון של סרטן הריאות לטובת אבחון מוקדם של המחלה.

ביום חמישי, 9 בפברואר, 2023, י”ח בשבט התשפ”ג, התקיים בחצר הקמפוס ההיסטורי של הטכניון, בו פועל כיום מדעטק – המוזיאון הלאומי למדע, טכנולוגיה וחלל בחיפה, טקס נטיעות חגיגי בהשתתפות נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון, ויו”ר הוועד המנהל של מדעטק מר ליאון רקנאטי, לציון 100 שנים לנטיעת עצי הדקל ההיסטוריים על ידי פרופ’ אלברט איינשטיין ורעייתו אלזה. טקס הנטיעה ההיסטורי התקיים ב-11.2.1923 בחצר הקמפוס ההיסטורי של הטכניון בחיפה.

לצד העץ החדש הוצב שלט, בו נכתב בשלוש שפות, עברית, אנגלית וערבית:

“עץ זה ניטע על ידי נשיא הטכניון, פרופ’ אורי סיון, ויו”ר הוועד המנהל של מדעטק, מר ליאון רקנאטי, ביום י”ח בשבט התשפ”ג, 9 בפברואר 2023. אירוע הנטיעה החגיגי ציין 100 שנים לנטיעת עצי הדקל בחצר הקמפוס ההיסטורי של הטכניון על ידי פרופ’ אלברט איינשטיין ורעייתו אלזה. עצים אלה מבטאים את תפקידו ההיסטורי של הטכניון בהקמתה של מדינת ישראל ובשגשוגה, ולתפארת 100 השנים הבאות.”

“תולדות הטכניון שזורות באופן הדוק בחייו של פרופ’ אלברט איינשטיין, מגאוני העם היהודי והאנושות בכללה,” אמר נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון, שנטע את העץ יחד עם נכדיו: שקד, כרמל ועופרי. “פרופ’ איינשטיין עשה רבות למען הטכניון עוד לפני שזה פתח את שעריו, וביקורו לפני 100 שנה בדיוק נועד להביע תמיכה במוסד שעתיד לשנות את פניו של היישוב היהודי ולעצב את דמותה של המדינה העתידה לקום עשרים וחמש שנים אחר כך. כעת, לאחר מאה שנים, אנו מתרגשים לטעת עץ אלון יחד עם דור העתיד ולתפארת מאה השנים הבאות.”

מר ליאון רקנאטי: “אני וחבריי לוועד המנהל וצוות ההנהלה של מדעטק גאים בעשייתנו, המעבירה את חווית היופי והחוכמה שבמדע למאות אלפי מבקרים מדי שנה ובעיקר לצעירים ביניהם, הזוכים להתנסות וליהנות, להבין ולחקור, ובטוחני, שחלקם סופגים מההשראה ומתרגמים אותה לאחר מכן לבחירה במקצועות המדעים ולפיתוח קריירה בתחום. השילוב בין החוויה המוזיאלית והצגת תערוכות בנושאים מדעיים מרתקים, לאגף החינוך וההתנסו

יות במעבדות, מייצר חוויה שלימה ובלתי אמצעית המעודדת לגעת, להתנסות ובעיקר לצאת עם התובנה, שהמדע הוא יומיומי, הוא נמצא ונוגע בכל תחום, הוא הקסם, התמצית וההוויה של הקיום שלנו”.

טקס הנטיעות התקיים בהשתתפותם של ילדי כיתות ה’-ו’  מבית הספר הריאלי בהדר.

בביקורו ההיסטורי בשנת 1923 פגש פרופ’ איינשטיין ילדים יהודים, שגדלו וחיו בארץ ישראל, וכך כתב ביומנו: “בפעם הראשונה בחיי אני רואה כל כך הרבה ילדים עבריים ואני מביע לכם את תודתי העמודה על העונג שגרמתם לי”. אילו פגש היום ילדים ישראלים ובני הדור הצעיר בארץ, בוודאי היה חש גאווה.

תלמידי הריאלי הקריאו בטקס מכתבים לילדי העתיד, שיחיו בעוד מאה שנה וייהנו מצילו של העץ הזה. נעמי יובל מכיתה ה’ בבית הספר הריאלי בהדר כתבה “אני גאה לעמוד כאן, לצד עץ הדקל שנטע אלברט איינשטיין, האיש שנחשב לגאון הגדול ביותר בכל הזמנים, בחצר המדעטק שבבית ספרנו.”

נועה קרימר מכיתה ו’ כתבה: “הלוואי ויהיו אלה מאה שנים שלוות, בלי מלחמות, רק הצלחות, רק צחוק של ילדים, קולות של שמחה וללא דמעות”.

ביקורו הראשון של פרופ’ איינשטיין בטכניון התקיים בשבט תרפ”ג, 1923. בסיקור בעיתון “דאר היום”  מתאריך 14.2.1923 נכתב, כי בקבלת הפנים החגיגית שהתקיימה לבני הזוג בחיפה השתתפו כ-1,500 איש: “בשעה 11 לפני-הצהרים נערך על ידי ועד העדה קבלת-פנים עממית בחצר הטכניקום [הטכניון] ומן השמים עזרו וקבעו יחס יפה אל האורח שאחרי הגשמים של יום הששי טהרו השמים ושמש חצי אביבית להטה על פני הארץ כאילו באה להבליט לפני האורח שרגלו האחת עדין בגולה והשניה דורך על אדמת ארצנו.”

בבית הספר הריאלי סיפר פרופ’ איינשטיין, כי באוניה בדרך לארץ ישראל נשברה מקטרתו והוא לא הצליח לתקנה לבדו, משום ש”אצלנו היהודים הכל התרכז בהמוח ובידים לא נשאר דבר”. לכן, הוסיף איינשטיין, “בבניין הטכניקום הזה רואה אני את הרצון לפ[י]תוח הידיים.” הוא הוסיף, כי רעיון הטכניקום קרוב ללבו והוא מקווה לעזור בקידומו ככל האפשר.

לפני חמישים שנה השלימה דפנה שאשא דוקטורט בפקולטה למתמטיקה בטכניון בהנחייתו של פרופ’ אבי ברמן. כעת, 35 שנים לאחר מכן, נכדה בן ה-24 נעם קרופניק הוא סטודנט למדעי המחשב ומתמטיקה במסגרת תוכנית הטכניון למצוינים ומתחיל להשתתף במחקר בהנחייתו של פרופ’ ברמן.

דפנה שאשא נולדה בחיפה להורים שעלו מרוסיה. בתיכון היא בחרה במגמת ספרות אבל בהמשך השתקעה באהבתה הגדולה – מתמטיקה. לאחר התואר השני היא המשיכה ללימודי דוקטורט, אך אלה הופסקו מכיוון שחשה שהיא זקוקה לזמן כדי לטפל בילדיה. לאחר 10 שנים דפנה חזרה לטכניון ללימודי הדוקטורט, בהנחיית הפרופסורים אבי ברמן ודניאל הרשקוביץ, והשלימה אותו. היא לימדה במכללת תל חי ושם, לדבריה, הבינה לראשונה כמה חשובה המתמטיקה. חשובה למה? “להכול. הכול מבוסס על מ

תמטיקה, ולכן ידע מתמטי הוא בסיס חיוני לתחומים רבים במדע ובהנדסה.”

“גדלתי במשפחה של לימודים, חשיבה והמון מתמטיקה,” מספר נעם, “והמתמטיקה עניינה אותי מגיל צעיר.” בכיתה ג’ הוא אובחן כמחונן ונכנס לתוכנית המחוננים במכללת אורנים. “שם נתקלתי בפעם הראשונה במתמטיקה שדורשת חשיבה מעמיקה, הבנה אמיתית, ונמשכתי לזה.” בכיתה ח’ הוא השתתף בנבחרת ישראל הצעירה במתמטיקה ובכיתה ט’ הצטרף לתוכנית הנשיא למדעני וממציאי העתיד, שהתקיימה בטכניון.

הטכניון לא היה זר לנעם מפני שסביו, סבתו והוריו למדו בטכניון. אביו חגי השלים תואר ראשון ושני בפקולטה להנדסת חשמל ואימו חיה – תואר ראשון בפקולטה למתמטיקה ותואר שני בפקולטה למדעי הנתונים וההחלטות שנקראה אז הפקולטה לתעשייה וניהול. יותר מכך – הם הכירו בטכניון, ונעם עצמו נולד כשהתגוררו בדירת סטודנטים בתקופת לימודיהם.

בלימודיו בתוכנית הנשיא התוודע נעם כנער לפרופ’ ברמן, שלימד קורס באלגברה מודרנית. “הייתי בן 15 והקורס פתח לי את העיניים. מייד הבנתי שיש לנו עסק עם ‘נפיל מתמטיקה’ שמאחוריו עשייה עצומה בתחום. מכיוון שסבתא שלי היא מתמטיקאית שלמדה בטכניון, שאלתי אותה אם היא מכירה את פרופ’ ברמן.”

התשובה הייתה חיובית. “בפעם הראשונה נפגשנו כשני סטודנטים בפקולטה למתמטיקה בטכניון,” מספרת דפנה על ההיכרות עם פרופ’ ברמן. “לימים המשכתי ללימודים מתקדמים והוא כבר היה חבר סגל, ורק טבעי היה שהוא ינחה אותי. לכן, כששמעתי שהנכד שלי לומד אצל אבי, זאת הייתה התרגשות גדולה.”

במהלך לימודיה נישאה דפנה לשאול שאשא ז”ל, שלמד רפואה באוניברסיטה העברית ובהדסה. שאשא התמנה לפרופסור בטכניון, בפקולטה לרפואה, וגם ניהל את המרכז הרפואי לגליל בנהריה בשנים 2006-1987. הוא עסק רבות בנושא של רפואה ורופאים יהודים בשואה וייסד כנסים בנושא זה. במרכז הרפואי לגליל הוא הקים את בית החולים התת-קרקעי – יוזמה שהצילה חיים בימי מלחמת לבנון השנייה. פרופ’ שאשא הלך לעולמו בנובמבר 2021, ונעם זוכר אותו כסבא קרוב ואוהב, והאיש החכם ביותר שאי פעם פגש.

לשאול ולדפנה ארבעה ילדים – חיה, ענת, הדס ויואב – ו-11 נכדים. נעם, בנה של  חיה, הוא בכור הנכדים, והקשר בינו לבינם תמיד היה חזק ומשמעותי.

נעם שירת כמתכנת ביחידת אופק בחיל האוויר – “שירות נפלא עם המון טכנולוגיה ואתגרים.” הוא השתחרר ב-2019 וטס לטיול באוסטריה עם סביו האהובים שאול ודפנה. “הקשר איתם תמיד היה חזק ומשמעותי, והתייעצתי איתם בכל תחנה שבה נדרשו החלטות רציניות.”

על הלימודים בטכניון הוא החליט בלי התלבטויות משמעותיות. “לא לחצו עלי במשפחה, וסבא אפילו נהג לומר לי תמיד לבחור בעצמי. ‘תעשה מה שאתה אוהב,’ הוא היה אומר, ‘ותאהב מה שאתה עושה’. אבל אני דור שלישי למתמטיקה בטכניון, ומן הסתם המורשת הזאת השפיעה עלי.”

בין הצבא לטכניון הוא הספיק לעבוד במשך שנה בפיתוח בחברת סטארט-אפ ולטייל בדרום אמריקה – טיול שנקטע בשל מגפת הקורונה. הוא הגיש מועמדות לתוכנית המצוינים – והתשובה החיובית לא איחרה לבוא.

תכנית הטכניון למצוינים מונה כ-400 בוגרים המשתלבים בחזית התעשייה והאקדמיה מתוכם רבים חברי סגל במוסדות המובילים בכל רחבי העולם ובפרט 11 בטכניון.

“תוכנית הטכניון למצוינים היא באמת מסגרת נפלאה למי שאוהב ללמוד,” הוא אומר. “יש כאן גברים ונשים מכל המגזרים, במנעד רחב של גילים ועם שלל עיסוקים ותחומי עניין – אני למשל השלמתי בגרות בפיזיקה ובמוסיקה – ומנגן בגיטרה, פסנתר, בס ותופים. מה שמשותף לרבים מאיתנו הוא שיש לנו שאיפות גדולות: לשנות משהו משמעותי בעולם. אף אחד לא ממהר לסיים את התואר במהירות, ולפחות לגביי אין ספק –אם לא יהיו הפתעות, אני אמשיך לתואר שני לפחות. ”

נעם, חיה, דפנה ופרופ’ ברמן נפגשו ב-26 בינואר בכנס לכבוד יום הולדתו ה-80 של פרופ’ ברמן.

הכנס התקיים במרכז חמ”ה – המרכז לחקר מחוננות ומצוינות באוניברסיטת חיפה.

במאה השנים שחלפו מאז הוקם, הכשירו וחינכו חברי הסגל של הטכניון את המנהיגות הטכנולוגית והמדעית של החברה בישראל, עשרות אלפי מהנדסות ומהנדסים, מדעניות ומדענים, רופאות ורופאים, אדריכליות ואדריכלים שבידיהם מופקדת אחריות לשימור, פיתוח וטיפוח ביטחונם ובריאותם של אזרחי המדינה ושל הסביבה בה הם חיים. עשייתם של בוגרינו הובילה לכל כך הרבה טוב ונכון בתרבות, כלכלה, בטחון ועוד.

הטכניון אינו פועל בריק. סביבה אקדמית אינה יכולה להיות מנותקת מהערכים על פיהם פועלתהחברה. כשהמצע הערכי בסביבה האזרחית העוטפת אותנו מתערפל, דבקים הסנאט והוועדהמנהל של הטכניון בערכי היסוד המנחים את המוסד מזה מאה שנים ומחזקים את ידי הפועליםלביצור חירות וצדק, שוויון זכויות חברתי לכל אזרחי המדינה בלי הבדל דת, גזע ומין, חופשהמצפון, הלשון, החינוך והתרבות.הטכניון יעשה כל שנדרש כדי לשמור ולקיים את ערכי היסוד המופיעים במגילת העצמאות, בחוקת הטכניון ובקוד האתי שלו. חברות וחברי הסנאט והוועד המנהל של הטכניון קוראים למנהיגות – על כל גווניה – להתעשת,לאחד כוחות ולהסיר כל איום על ערכי היסוד. ברי כי יש מקום למחלוקות בחברה חופשית, אך על כתפיהם של נבחרי העם מוטלת אחריות לעשות כל מאמץ לחתור לאמת ולברר מחלוקות בהתכוונות מלאה ותוך גישה עניינית וישרת דרך. הסנאט והוועד המנהל של הטכניון קוראים לכנסת ישראל לעצור תהליכי חקיקה שמערערים את המבנה הדמוקרטי במדינת ישראל, וליצורמסגרת שתאפשר עריכת שינויים בזהירות הראויה ותחת הסכמה רחבה. אנו קוראים לראשהממשלה ולחבריו להנהגה לעשות כל שביכולתם על מנת לשמוע ברוב קשב ובאורח מכבד דעותשל נשות ואנשי מקצוע שמובילים את החברה הישראלית להישגים יוצאי דופן במדעי החברהוהרוח, במשפט וברפואה, במדעים המדויקים ובהנדסה.הסנאט והוועד המנהל קוראים להנהלת הטכניון להגן בנחרצות על ערכי היסוד של הטכניון:להוקיע ולבלום מבעוד מועד ניצני אפליה, פגיעה בחופש הביטוי, שיח פוגעני וגילויים של סטיהמחתירה לאמת, אחריות ויושרה. הסנאט והוועד המנהל קוראים להנהלת הטכניון לגבש בדחיפות דרכי פעולה מעשיות להתמודדות יום יומית עם האיום על ערכי היסוד שלנו, בחינוך ובמחקר.

לקריאת ההחלטה – לחצו כאן

פיתוח חדש של חוקרי הפקולטה לפיזיקה והמכון למצב מוצק בטכניון: הֶתְקֵן ראשון מסוגו הפולט באופן רציף פוטונים בודדים וזהים במצבי אשכול שזורים. הפיתוח החדשני, שהתפרסם בכתב העת Nature Photonics, הוא הישג נוסף בשרשרת ההישגים המדעיים של קבוצת המחקר של פרופ’ דוד גרשוני. המחקר בוצע בהובלתו של ד”ר דן קוגן ובהשתתפותם של ד”ר זו-אן סו וד”ר עודד קנת.

פוטון הוא חלקיק אור, ופירוש הדבר שהוא החלק היסודי של האור – לא יתכן “אור מחצי-פוטון”. כמות האנרגיה שנושא פוטון בודד קרויה קוונטה – היא גדלה ביחס ישר לתדירות האור ונמצאת ביחס הפוך לאורך הגל של האור.

פוטונים שזורים (entangled photons) הם פוטונים המקיימים ביניהם קשר קוונטי ייחודי – מדידת מצבו של אחד מקבעת את מצבם של האחרים גם אם הם נמצאים מרחק שנות אור רבות מהפוטון הנמדד. במילים אחרות, מגבלת מהירות האור אינה חלה כביכול על הקשר בין פוטונים שזורים.

שזירות קוונטית בין חלקיקים נובעת מהתיאוריה הפיזיקאלית של מכניקת הקוונטים שנוסחה על ידי נילס בוהר, ורנר הייזנברג וארווין שרדינגר בשנות ה-20 של המאה הקודמת. בניגוד למכניקה הקלאסית, תורת הקוונטים איננה דטרמיניסטית והיא מתארת את הטבע באופן הסתברותי. אלברט איינשטיין התנגד לרעיון זה וטען כי “אלוהים איננו משחק בקוביות”. הוא טען שתורת הקוואנטים איננה שלמה והתווכח על כך במשך שנים רבות  עם נילס בוהר שהגן על התורה החדשה. מספרים שבוהר השיב לו: “איינשטיין, אל תגיד לאלוהים מה לעשות”.

ב-1935 ניסח איינשטיין את התנגדותו במאמר נודע שפרסם עם בוריס פודולסקי ונתן רוזן, לימים ממייסדי הפקולטה לפיזיקה בטכניון והדיקן הראשון שלה. המאמר זכה לכינוי “פרדוקס EPR” – האותיות הראשונות בשמות המחברים איינשטיין, פודולסקי ורוזן. הפרדוקס התבטא בכך שאם אכן קיימת שזירות, הרי שדי במדידת חלקיק במקום מסוים בכדי לקבוע את מצבו של חלקיק השזור אליו במקום אחר. מדובר בהשפעה מיידית שאינה כפופה כביכול למגבלת מהירות האור, דבר הנוגד את חוקי הטבע לפי תורת היחסות. לכן הסיק איינשטיין שמכניקת הקוונטים איננה תורה מלאה, ואת השזירות כינה “מעשה כשפים במרחב” (spooky action at a distance). נילס בוהר טען בתגובה כי אותה פעולה מרחוק דווקא אפשרית משום שאינה מבוססת על “השפעה מכאנית” אלא על “השפעה לוגית”. איינשטיין לא נותר חייב והגדיר את תגובתו של בוהר כ”פלפול תלמודי”.

בשנת 1962 הראה הפיזיקאי האירי ג’ון בל כי את מחלוקת איינשטיין-בוהר אפשר לבדוק באופן ניסויי. הוא הוכיח כי אם הקורלציות המדודות בין שני חלקיקים סותרות אי-שוויון מתמטי, שני חלקיקים אלה חייבים להיות שזורים. הרעיון של בל נבדק בשורה של ניסויים שנערכו בשנות ה-70, ה-80 וה-90 של המאה הקודמת על ידי ג’ון קלאוזר, אלן אספה ואנטון ציילינגר, חתני פרס נובל לפיזיקה ב-2022. הפרס, שניתן להם על “ניסויים עם פוטונים שזורים, הוכחת סתירת אי השוויון של בל והחלוציות במדע האינפורמציה הקוואנטית”, מבטא את הכרת הקהילה המדעית בצדקתו של נילס בוהר ובחשיבותה של תופעת השזירות הקוונטית.

העבודה הנוכחית של קבוצת המחקר של פרופ’ גרשוני מהווה הלכה למעשה את הדרך הטובה ביותר כיום לייצר באורח דטרמיניסטי פוטונים שזורים ולהשתמש בהם לצורכי עיבוד אינפורמציה קוונטית.

בפקולטה לפיזיקה בטכניון התפרסמו בעבר מחקרים מובילים בתחום חשוב זה, ראשית על ידי פרופ’ מחקר אשר פרס ז”ל, פיזיקאי בעל שם עולמי בעל תרומות עצומות בעיבוד אינפורמציה ובטלפורטציה קוונטית. לאחר מכן המשיכו בכך פרופ’ דוד גרשוני, פרופ’ נתנאל לינדנר ופרופ’ יוסי אברון.

ההתקנים שפיתח פרופ’ גרשוני מבוססים על נקודה קוונטית (Quantum Dot) במוליך למחצה. בשל ממדיהן הננומטריים של הנקודות הקוונטיות הן מסוגלות לכלוא אלקטרונים ברמות בדידות, בדומה לרמות האלקטרוניות של האטום, ולכן הן קרויות גם “אטומים מלאכותיים”. כאשר פולס של אור פוגע בנקודה הקוונטית הוא גורם למעבר של אלקטרון מרמת היסוד לרמה מעוררת, וכאשר האלקטרון ש

ב לרמת היסוד נפלט פוטון אחד באנרגיה המתאימה להפרש האנרגיה בין הרמה האלקטרונית המעוררת לרמת היסוד האלקטרונית. אנרגיה זאת מגדירה בדיוק רב את אורך הגל (או צבעו) של הפוטון.

בשנת 1999 הדגימה קבוצת המחקר של פרופ’ גרשוני לראשונה כי נקודה קוונטית יכולה להיות מקור אור של פוטונים בודדים הנפלטים על פי דרישה. ב-2005 הדגימה הקבוצה יצירה של זוגות של פוטונים שזורים, ובשנת  2016 הוכיחה הקבוצה כי נקודות קוונטיות יכולות להוות התקנים הפולטים אשכולות של פוטונים שזורים באופן דטרמיניסטי.

על מחקריו פורצי הדרך זכה פרופ’ גרשוני בשנת 2012  בפרס ההתקן הקוונטי של האגודה היפנית ISCS, בשנת 2014 בפרס לנדאו למדעים ואמנויות בתחום הפיסיקה ובשנת 2021 בפרס למחקר מהקרן הגרמנית ע”ש אלכסנדר פון הומבולדט.

בעבודה הנוכחית מעוררים החוקרים נקודה קוונטית בודדת באופן מחזורי כ-500 מיליון פעמים בשנייה, באמצעות פולסי לייזר קצרים. בתגובה לכל פולס פולטת הנקודה פוטון בודד. תזמון הפולסים, עוצמתם, גודלם וכיוונו של השדה המגנטי החיצוני הפועל על הנקודה הקוונטית מתוכננים כך שהפוטון הנפלט שזור עם הפוטון שנפלט לפניו ועם זה שייפלט אחריו וכך נוצרת שרשרת ארוכה מאד של פוטונים שזורים במצב אשכול. החוקרים הראו שכל עשרה פוטונים עוקבים בשרשרת שזורים ביניהם. יתר על כן, הם הצליחו לראשונה לתכנן את ההתקן כך שהפוטונים הנפלטים ממנו יהיו כמעט זהים לחלוטין זה לזה (indistinguishable photons). תכונה זאת חשובה ביותר, שכן  היא מאפשרת (בעזרת התאבכות) אינטראקציה בין שני פוטונים מאותו מצב אשכול או בין שניים ממצבי אשכול שונים. בכך ניתן ליצור מצבי אשכול גדולים יותר ובעלי קישוריות גדולה יותר, תכונות חשובות ביותר לצורך שימוש במצבי האשכול בעיבוד אינפורמציה קוונטית.

פרופ’ גרשוני מסביר כי להישג המדעי של בניית “מכונת תפירה השוזרת פוטונים” תיתכנה השלכות יישומיות מרחיקות לכת. לדבריו, “שזירות היא תנאי חיוני בפעולה של מחשבים קוונטיים, תקשורת קוונטית וטלפורטציה, ואנחנו לא מציגים כאן קונספט בלבד אלא התקן פיזי פועל שיכול להשתלב במערכות כאלה. מאחר שהטכנולוגיות הקיימות כיום במחשוב, בתקשורת, באחסון מידע וכן הלאה מבוססות ממילא על מוליכים-למחצה, ההישג שלנו המבוסס על מוליך למחצה מתכתב היטב עם עולם ההייטק העכשווי. להערכתי יש כאן תרומה משמעותית לקראת יישומים של טכנולוגיה קוונטית בשימוש נרחב בעתיד הלא רחוק”

המחקר נערך בתמיכת הנציבות האירופית למחקר (ERC) והקרן הלאומית למדע (ISF).

לקריאת המאמר – לחצו כאן

הישג ניסויי של חוקרים בטכניון בתחום העיבוי הקוונטי עשוי להאיץ מחקרים בעיבוד מידע קוונטי ובמגוון תחומים במדעים מדויקים ובמדעי החיים. את המחקר שהתפרסם בכתב העת Optica הובילו הדוקטורנט נדב לנדאו ופרופ’ אלכס חייט מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי.

עיבוי קוונטי הוא תופעה פיזיקלית שבה מספר רב של חלקיקי חומר שומר על קוהרנטיות בזמן ובמרחב – תכונה חשובה מאוד עבור רבות מהטכנולוגיות הקוונטיות המתפתחות כיום. עיבוי קוונטי מעורר אופטית, כלומר על ידי פוטונים, הושג עד כה רק באמצעות בליעה חד-פוטונית – תהליך שבו פוטון יחיד מעורר חלקיק חומר למצב בעל אנרגיה גבוהה יותר, שם מתרחש העיבוי.

לבליעה דו-פוטונית, שבמהלכה נבלעים שני פוטונים בחומר בעת ובעונה אחת, ישנם יתרונות מדעיים וטכנולוגיים רבים, ובין השאר היא חיונית ליישומי זיכרון קוונטי ארוך-טווח. מצבי החומר אליהם ניתן להגיע בתהליך בליעה כזה מאופיינים בפליטה ירודה של אור, ולכן קרויים בהקשר זה “מצבים חשוכים”.

כדי לייצר בליעה דו-פוטונית שתוביל לעיבוי, נדרשים תנאים ייחודיים שלא הושגו עד כה בשל אתגרים טכנולוגיים ומדעיים מורכבים. בין השאר, נדרשים לייזרים בעוצמה גבוהה במיוחד ופולסים אולטרה-קצרים בזמן כדי להימנע מחימום. חוקרי הטכניון התגברו על האתגרים האמורים ובמאמר הם מציגים עיבוי קוונטי בתהליך בליעה דו-פוטוני בשבב מוליך למחצה. הישג זה סולל את הדרך לטכנולוגיות קוונטיות חדשות הניתנות למימוש מעשי על ידי צימוד “מצבים חשוכים” לעיבויים קוונטיים בפלטפורמת מצב מוצק.

אחד היישומים המבטיחים של פריצת הדרך הוא מימוש מקורות לייזר יעילים במיוחד בתחום תדרי הטרה-הרץ (THz) של הקרינה האלקטרומגנטית. מקורות כאלה חיוניים ליישומים רבים בתחום החישה הביולוגית, האבטחה, מדע החומרים והתקשורת, אולם מציאתם מהווה אתגר רב שנים הקשור באילוצים פיזיקליים יסודיים. התוצאה אליה הגיעו החוקרים יכולה לאפשר, באופן עקרוני, השגה של פליטת THz מוגברת בסדרי גודל באמצעות תהליך של פליטה באילוץ כפול.

במחקר תמכה הקרן הלאומית למדע

לקריאת המאמר – לחצו כאן

הטכניון אבל על מותו של פרופ’ אמריטוס אברהם למפל ז”ל מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב ומשתתף בצערה של המשפחה. פרופ’ למפל היה שותף לפיתוח אלגוריתם למפל-זיו, אלגוריתם ששינה את עולם הדחיסה ונחשב לאחת מפריצות הדרך הטכנולוגיות המשמעותיות ביותר שהושגו במדינת ישראל ובתולדות הטכניון על ידי חוקריו.

פרופ’ למפל, יליד פולין (1936), החל ללמוד בטכניון ב-1959 והשלים את שלושת תאריו האקדמיים תוך 8 שנים. הוא לימד בטכניון הנדסת חשמל ומדעי המחשב ובשנים 1984-1981 שימש דיקן הפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב. בשנת 1993 גויס למעבדות HP וכעבור שנה הקים וניהל את מעבדות HP ישראל. הוא היה עמית IEEE ועמית בכיר ב-HP וחברת HP רשמה על שמו שמונה פטנטים בארצות הברית.

בשנת 1977 פרסם פרופ’ למפל, עם עמיתו פרופ’ מחקר יעקב זיו מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי, את LZ7, הגרסה הראשונה של אלגוריתם למפל-זיו, ובשנת 1979 את הגרסה השניה 79LZ. שתי הגרסאות, תחת הכינוי אלגוריתם LZ, שימשו בסיס לטכנולוגיות דחיסה חיוניות כגון TIFF ,PNG ,ZIP ו-GIF ומילאו תפקיד מרכזי בפורמטים PDF (למסמכים) ו-MP3 (למוזיקה). זהו אלגוריתם לדחיסת מידע המאפשר דחיסה ללא אובדן מידע (lossless compression), וללא ידיעה מוקדמת של התכונות הסטטיסטיות של המידע. על בסיסו של האלגוריתם פותחו רבות מטכנולוגיות הדחיסה המשמשות כיום באינטרנט בהתקני זיכרון, במחשבים ובתקשורת. השפעתו של האלגוריתם ניכרת בחברות המפתחות טכנולוגיה ומגיעה לכל משתמשי הקצה, לרבות מיליארדי משתמשי הטלפון הסלולרי.

בשנת 2004 הכריז האיגוד הבינלאומי של מהנדסי החשמל והאלקטרוניקה (IEEE) כי אלגוריתם למפל-זיו הוא “אבן דרך בהנדסת האלקטרוניקה והמחשבים”. נשיא האיגוד הסיר את הלוט מעל השלט המציין זאת, ובו נכתב כי “האלגוריתם לדחיסת מידע שפיתחו אברהם למפל ויעקב זיו במקום הזה, בשנים 1977-79, מאפשר העברת מידע ביעילות באמצעות האינטרנט. האלגוריתם תרם תרומה משמעותית להפיכתה של רשת האינטרנט לאמצעי אפקטיבי בתקשורת הגלובלית”.

נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון ספד לו ואמר כי “פרופ’ אמריטוס למפל ז”ל היה מקור השראה לכולנו, ונמנה עם החוקרים הגדולים ביותר שהעמיד הטכניון במאה שנותיו. אלגוריתם למפל-זיו תרם לעולם, ללא תמורה, טכנולוגיה חסרת תקדים המאפשרת העברת מידע במהירות וללא אובדן מידע. בחייו המקצועיים גילם פרופ’ למפל את החיבור בין העמקה במדע בסיסי להצטיינות במחקר יישומי. מעטים החוקרים שמחקריהם השפיעו באופן כה נרחב על הקידמה הטכנולוגית ועל חיי היום-יום שלנו. יהי זכרו ברוך.”

פרופ’ למפל זכה במהלך השנים בעשרות פרסים יוקרתיים ואותות הוקרה, ובהם IEEE Golden Jubilee Award על חדשנות טכנולוגית, פרס ACM לתיאוריה ויישום, מדליית המינג מטעם IEEE ופרס רוטשילד.

על פי ACM, האגודה החשובה ביותר בתחומי המחשוב ומדעי המחשב, “השפעת עבודתם של הפרופסורים למפל וזיו כה עצומה, שהמחקר הנוכחי בתחום עודנו תוסס כפי שהיה לפני עשרות שנים, וכל שנה אנו רואים עוד תאורטיקנים וחוקרים יישומיים עוסקים בהרחבה ובפיתוח של הרעיון האלגנטי שהשניים הציגו. אין זו הגזמה לומר כי טכנולוגיות הדחיסה שנבעו ממחקרם של למפל וזיו האיצו את היישומים במחשוב נייד ובמולטימדיה והפכו אותם לישימים מבחינה כלכלית.”

האסטרונאוט הישראלי איתן סטיבה ביקר בשבוע שעבר בטכניון במסגרת שבוע החלל הישראלי. הוא נפגש עם חוקרים וסטודנטים והרצה על המסע לתחנת החלל הבין-לאומית בינואר 2022 – מסע שארך 17 ימים, שעה ו-49 דקות.

הסטודנטים והסטודנטיות שהשתתפו במפגש הציפו את סטיבה בשאלות: האם הרקע שלך כטייס קרב עזר לך במשימה? האם האסטרונאוטים רבים על המקום ליד החלון? האם לשהייה בחלל יש השלכות פיזיולוגיות שליליות? האם יש בתחנת החלל מרחב פרטי? אילו סרטים ראיתם שם? איך מתארגנים על ניקיון ומשימות אחרות?

במהלך שהותו בתחנת החלל ערך סטיבה עשרות ניסויים, העביר תכנים חינוכיים ושיעורים והציג יצירות אומנות ישראליות. “הניסויים בתחנת החלל,” אמר. “נועדו לעורר סקרנות בקרב הציבור – מילדים ועד זוכי פרס נובל. הרעיון הוא ‘חלל לכולם’ – מעורבות של כולם במה שקורה בחלל.” אחד הניסויים האלה בחן פיתוח חדשני של קבוצת המחקר של פרופ’ מורן ברקוביץ’ מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון: ייצור עדשות בתנאי מיקרו-כבידה. פרופ’ ברקוביץ’ שפתח את האירוע סיפר כיצד עקב ממרכז הבקרה של משימת רקיע בתל אביב אחר הניסוי שערך סטיבה בתחנת החלל. “זה היה ניסוי מורכב שלא היה יכול להצליח ללא היכולות הטכניות, קור הרוח והדיוק של איתן. הכישרון שלו הוא כמעט על אנושי.”

נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון  אמר באירוע כי “החלל הופך להיות נגיש יותר ויותר, עם הרבה חברות אזרחיות הנכנסות לתחום. זו מהפכה של ממש, ואני שמח על הגידול במספר הניסויים הנערכים בחלל, שכללו גם את הניסוי של פרופ’ מורן ברקוביץ’ מהטכניון.”

בביקורו בטכניון חלק סטיבה חוויות מהשיגור – מאימוני הסימולטור, דרך ההתרגשות בשיגור וההתחברות לתחנת החלל ועד לקושי להסתגל שוב לכוח המשיכה של כדור הארץ. “ההצלחה בחלל מותנית בשיתוף פעולה בין-לאומי, ואנחנו פתחנו את העולם של חלל מסחרי. נופי החלל הם מראות מרהיבים ואני שמח על ההזדמנות שניתנה לי.”

בנוסף להרצאה נפגש סטיבה עם משתלמים לארוחת צוהריים שבה הם תיארו את מחקריהם בנושא חלל ושאלו שאלות . לבסוף נפגש סטיבה עם פרופ’ יורם רוזן, ראש מכון אשר לחקר החלל, ועם שירה אטינג לשיחה על פרויקט חלל עתידי בנושא קיימות והתחממות גלובלית.

שיגורו של סטיבה לתחנת החלל נערך במסגרת “רקיע” – יוזמת החלל של קרן רמון, בשיתוף סוכנות החלל הישראלית במשרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה. רקיע הייתה חלק ממשימה גדולה יותר – משימת החלל הפרטית הראשונה בהיסטוריה בהובלת חברת אקסיום.

 

אחד המרכיבים המרכזיים בשעונים האטומיים הקטנים הוא לייזר פולט-שטח הידוע בשם ויקסל (VCSEL). זהו לייזר זעיר מוליך למחצה (כ-1,000 ויקסלים נכנסים לגרגיר מלח) המשמש במגוון יישומים ובהם טלפונים סלולריים, חיישני רכב ורשתות תקשורת אופטיות במרכזי מידע(data centers) . כשמדובר בשעונים אטומיים, הדרישות מהויקסל מחמירות ביותר, למשל עבודה בטמפרטורות קרובות ל-100 מעלות ודיוק רב בצבע האור הנפלט. דרישות אלה הופכות את פיתוחם של ויקסלים כאלה לאתגר טכנולוגי מורכב במיוחד. הויקסל שפותח בטכניון עונה על כל הדרישות הללו ואף מציג ביצועים העולים על אלה של הלייזרים הטובים ביותר בעולם כיום.

פריצת הדרך בטכניון נעשתה במסגרת מאגד “ויקסל” של רשות החדשנות – מאגד שבו שותפות חברות תעשייתיות (NVIDIA, SCD, אקיוביט הולואור וסיון) וחוקרים מהטכניון ומהאוניברסיטה העברית. המאגד קם מתוך ההבנה ברשות החדשנות שויקסלים הם רכיב קריטי לתעשיות ישראליות רבות ומתוך הכרה בכך שבטכניון נמצאות המומחיות והתשתית למימוש ופיתוח ברמה תעשייתית. הצלחת הפרויקט מבוססת גם על שיתוף הפעולה של הטכניון עם הסניף הישראלי של NVIDIA, מלאנוקס לשעבר – שיתוף פעולה רצוף המתבטא גם בפעילויות מחוץ למאגד.

“הגורם העיקרי בהצלחה הוא כמובן הטכניון עצמו,” אומר פרופ’ איזנשטיין, ראש המכון לננו טכנולוגיה RBNI והמנהל הזמני של MNFU – המרכז לננואלקטרוניקה ע”ש שרה ומשה זיסאפל. לדבריו, “האחראי העיקרי להישג המרשים הוא פרופ’ מאיר אורנשטיין, ראש המעבדה לננו ומיקרופוטוניקה בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי. מאיר עובד על ויקסלים מאז שנות השמונים, כששהה בארצות הברית, ויש לו תרומות משמעותיות ומתמשכות לטכנולוגיה הזאת ובהן ההמצאה שאפשרה את הייצור התעשייתי של ויקסלים.”

פרופ’ אורנשטיין תכנן את השכבות שמומשו בעזרת השותפים מ-NVIDIA, גיבש את התכן של מבנה הויקסל ופיקח על מימוש ההתקנים ב- MNFU. לדברי פרופ’ איזנשטיין, “צוות המהנדסים והטכנאים של MNFU, בראשות איה כהן, הדגים את היכולות המצוינות שלו והוכיח שניתן לפתח במעבדות הטכניון התקנים מורכבים ומסובכים לטובת צרכים קריטיים של התעשיה הישראלית.”

נציגי הטכניון במאגד הם שלושה חוקרים מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי: פרופ’ מאיר אורנשטיין, פרופ’-מחקר מוטי שגב ופרופ’ גדי איזנשטיין. חוקרי הטכניון הדגימו כאמור פיתוח ויקסלים שמיועדים לשעונים אטומיים זעירים. ההתקנים הוכחו כטובים יותר מויקסלים מסחריים שבהם משתמשת חברת השעונים האטומים אקיוביט, שגם היא משתתפת במאגד, בכל פרמטר שחשוב לפעולת השעון הזעיר.

המאגד מפתח גם ויקסלים לשימושים אחרים. חברת  NVIDIA מובילה במאגד את קבוצת העבודה המתמקדת בפיתוח ויקסל בעל יכולת העברת מידע גבוהה בהרבה מהקיים כיום, וזאת לצרכים של רשתות תקשורת אופטית עתידיות. הטכניון תורם למאמץ זה בעיקר באפיונים של הויקסלים המהירים.

כיוון פיתוח נוסף במאגד הוא ויקסלים מרובים הפועלים כמקור מאוחד הפולט הספק גבוה בבהירות גבוהה. כיוון זה מרוכז על ידי חברת המ״מ ויש לו שני ערוצים. הראשון הוא מערך צפוף של ויקסלים הפולטים אור בצורה משותפת (קוהרנטית), שאותו המציא פרופ’ אורנשטיין, והוא מתוכנן ומיושם בשיתוף פעולה הדוק עם חברת המ״מ. השני מרוכז על ידי פרופ’ מחקר מוטי שגב. פרופסור שגב המציא את הלייזר הטופולוגי ועכשיו מפתח יחד עם חברת המ”מ מערך ויקסלים טופולוגיים שמהווים מקור אור רב עוצמה שחסין להפרעות חיצוניות.

ההישג הנוכחי של המאגד בהובלת הטכניון הדגים כאמור ויקסלים לשעונים אטומיים זעירים, ולדברי פרופ’ איזנשטיין, “ההצלחה הזאת מוכיחה את יכולתו של הטכניון לפתח כל סוג של ויקסל, ולא רק את אלה שהוגדרו במאגד, כמו גם רכיבים אופטו-אלקטרוניים אחרים שחשובים לתעשייה הישראלית.”

מרכז זיסאפל לננו-אלקטרוניקה ומרכז וולפסון למיקרואלקטרוניקה

 

להבאתו של תחום המיקרואלקטרוניקה לישראל אחראי במידה רבה פרופ’ יצחק קדרון ז”ל, שהקים בשנת 1969 את המרכז ללימודי מיקרואלקטרוניקה בטכניון. שנים ספורות לאחר מכן, על רקע מלחמת יום כיפור, קיבל המרכז הצעיר משימה לאומית הרת גורל: לפתח טכנולוגיות לראיית לילה. אנשי המרכז סיפקו במהירות את הטכנולוגיה, הישג שמיצב את המרכז כמשאב לאומי חיוני. מעט לפני מותו ב-1987 הספיק פרופ’ קדרון לגייס את המשאבים הכספיים להקמתו של מבנה המרכז למיקרואלקטרוניקה על שם וולפסון בטכניון.

שלושים שנים אחר כך, ב-2007, נחנך מרכז זיסאפל לננואלקטרוניקה בנוכחות התורמים בוגרי הטכניון האחים זהר ויהודה זיסאפל. השניים הקדישו את התרומה להוריהם, שרה ומשה זיסאפל. בהסתכלות היסטורית, אין ספק שפעילות המיקרואלקטרוניקה בטכניון אחראית כמעט בלעדית להצלחות הרבות של תעשיית האלקטרוניקה הישראלית. מומחים בין-לאומיים רבים שמכירים היטב את הטכניון מציינים לעיתים קרובות ש”פעילות המיקרואלקטרוניקה בטכניון היא ערש תעשיית האלקטרוניקה הישראלית המשגשגת.”

כיום מכיל המרכז המשולב 700 מ”ר של חדרים נקיים, מה שהופך אותו למרכז התשתית הגדול בטכניון ולמרחב הגדול מסוגו באקדמיה בישראל בתחומי המיקרו והננו. במרכז פעילים כיום 17 עובדים, רובם מהנדסי תהליך עם ניסיון תעשייתי עשיר, והם מפעילים 52 מכשירים מתקדמים.

המרכזים למחקר במיקרו וננואלקטרוניקה תומכים במחקרים בכלל הפקולטות בטכניון וכן בשורה ארוכה של יחידות וגופים חוץ-טכניוניים. המרכז מספק שירותי פבריקציה לגורמים מסחריים וכן תמיכה בפיתוח מדגימים טכנולוגיים ו”מארח” חברות הזנק במעבדות ובחדרים הנקיים. לסטודנטים בטכניון מנגיש המרכז חוויית מו”פ ריאלית מאוד, הכוללת מגע ישיר עם הטכנולוגיה.

פרופ’ ניר טסלר, ראש המרכז לננואלקטרוניקה בטכניון מאז 2010, הנחיל במרכז תרבות של תיעוד, בדומה למקובל בתעשייה, כך שהידע מצטבר ומאפשר להגביה את הרף ללא הרף. לדבריו, “ההישג הנוכחי מאשר את מעמדנו כמקום המוביל בישראל לפיתוחים מהסוג הזה וכפלטפורמה מצוינת לשיתופי פעולה בין האקדמיה לתעשייה. לא פחות חשוב, התהליך עצמו העצים מאוד את עובדי המרכז שנרתמו לפתרון האתגר הזה בזמן קצר.”