יניב קורמן / צילום: איל יצהר
גלובס ביקש מחמישה דוקטורנטים מבטיחים לספר מה השפיע על בחירת המסלול שלהם ואיך המחקר שהם עושים היום יכול לעזור לנו בעתיד
משיכה למסתורין: יניב קורמן אומר שהוא מעולם לא היה מה"חנונים", וכילד רוב הזמן בילה מחוץ לבית, אבל הוא כן אהב לקרוא מדע פופולרי ולצפות בתוכניות מדע בערוץ 8 (ערוץ המדע והדוקו של הוט). "מכניקת הקוואנטים תמיד הייתה נושא שמשך אותי. קודם כול בגלל המסתורין - אף אחד לא הבין את זה עד הסוף. דברים מתחילים להתנהג אחרת לגמרי כשהם קטנים, ואנחנו לא יודעים איך ולמה, למרות שזה פה מול העיניים שלנו. אחר כך הגיע גם הצד היישומי. הבנתי שעולמות שלמים חדשים של השפעה על האנושות נפתחים בתחומים כמו מחשוב קוואנטי, תקשורת קוונאטית ואופטיקה קוואנטית, כלומר, זה התחום שבו ניתן היום גם להתמודד עם תעלומות וגם להמציא המצאות חדשות, שאולי יתממשו בטווח הנראה לעין".
קורמן נזכר איך ישב מול הסילבוס של התואר בפיזיקה וסימן את דרכו אחורה: מהקורס במכניקת הקוואנטים דרך כל הקורסים המקדימים שיש לקחת כדי להגיע אליו. "אמרתי לעצמי, כשאעבור את כל זה, סוף סוף אבין. ואז כשמגיעים, לא מבינים כלום".
למה פיזיקה יישומית: "לחקור פיזיקה יישומית, זה אומר קודם כול לשאול את עצמך כל הזמן איך העולם עובד, ברמות הכי בסיסיות, ומצד שני לא לוותר על השאלה איך בזכות הפיזיקה אפשר לפתח המצאות שתורמות למין האנושי".
קורמן נותן כדוגמה את המצאת הטרנזיסטור, שעליה קיבלו פרס נובל החוקרים ויליאם שוקלי, וולטר בראטיין וג'ון ברדין. זה התחיל ממדע בסיסי מאוד. "הם חקרו חומרים וראו שבתנאים מסוימים עובר בהם זרם חשמלי ובתנאים אחרים לא, ושאפשר לשלוט בכמות הזרם שעוברת וכך ליצור שער כזה, שיכול להתקיים בשני מצבים, דלוק או כבוי. היום כל תעשיית המחשבים והמדיה והתקשורת הדיגיטלית עומדת על זה".
איך נוצר אור: עכשיו השאלה התיאורטית שקורמן חוקר היא מה בדיוק קורה ברגע הזה שבו חשמל הופך לאור ואם אפשר להפוך את התהליך הזה ליעיל או מהיר יותר, בהתבסס על מכניקת הקוואנטים.
אור יכול להיווצר בכל מיני דרכים. לדוגמה כתוצאה מחום. לא רק אש, אפילו חום הגוף שלנו יוצר אור בתדר שאינו נראה לעין, אומר קורמן. כיום, רוב האור שאנחנו מייצרים הוא דרך מנורת פלואורסצנט שבהן יחידות של אנרגיה חשמלית הופכות ליחידות של אור.
אז השאלה התיאורטית היא: מה בדיוק קורה ברגע הזה שבו החשמל הופך לאור? משהו מגדיר לחשמל איך אמור להיראות האור כשהוא ייפלט, והשאלה היישומית היא, האם ניתן לעשות את זה בצורה יעילה או מהירה יותר.
האור "ארוז" בחלקים בשם פוטונים, שכל אחד מהם מכיל כמות אור מסוימת ("קוואנטה"), לא יותר ולא פחות. לאותה קוואנטה של אור יש גם מבנה של גל, ובצורה של הגל הזה קורמן יודע לשחק.
"אפשר להנדס את החומרים על שפת הרכיב החשמלי, כך שהאור יהיה מרוכז יותר ברגע שהוא נוצר. מה זה אומר? תחשבי על זכוכית מגדלת שיודעת לרכז אור בצורה מסוימת. אני עושה משהו כמו זכוכית מגדלת אבל ברמה הננומטרית, וגם הרבה יותר מרוכז.
"קוואנטה של אור עדיין תיקרא פוטון, אבל במקום שתהיה לפוטון צורה של גל מושלם, הוא מתפזר בצורה שונה. זה אומר שאני יכול לייצר יותר אור בפחות חשמל, או שאני יכול לגרום לכך שייווצר יותר אור בפחות חום, ואז נקבל תוצאה טובה יותר בלי הצורך להשקיע כל כך הרבה באוורור. אפילו גלאים רפואיים, כמו אלה במכשירי ההדמיה, יכולים להשתמש בעקרונות דומים. כתבתי פטנט שיכול לאפשר למכשירי הדמיה להיות פי כמה יותר יעילים, וכך גם להגיע לרזולוציה גבוהה יותר".
חיפוש מהיר יותר בנייד: קורמן חוקר גם איך יוצרים פולס של אור מרוכז יותר, כך שיהיה אפשר להעביר אותו דרך מקום צפוף כמו סיב אופטי בטלפון סלולרי. "כשאנחנו מעבירים מידע בסיב אופטי, אנחנו מעבירים פולס של אור, הכולל המון מידע ברכיבי התדר שלו או בקוטביות שלו. מה היה קורה אם היינו יכולים לעשות את זה בגדלים כמו שבב של טלפון? אז היינו יכולים להפעיל את הטלפון בצורה מהירה יותר. היית יכולה לאתר תמונה מסוימת בטלפון הרבה יותר מהר, לדוגמה. כיווץ צורת גל האור יכול לאפשר לנו להעביר את הגל הזה עם המידע על פני שטח יותר קטן".
בפרסום האחרון של קורמן, שהגיע לכתב העת Science, הוצגו גל קול וגל אור המתקדמים כיחידה אחת בתוך חומר ננומטרי דק מאוד, שהאור עובר בו לאט יותר מאשר באוויר, ואילו הקול עובר מהר יותר. לאפשרות שיתקדמו יחד כגל אור-קול עשויה להיות משמעות רבה מבחינת העברת המידע. "עכשיו אני רוצה להבין את הגל הזה ברמה הקוואנטית כדי לדעת איך ליצור אותו בצורה יעילה יותר".