דייוויד וינלנד

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
דייוויד ג׳פרי וינלנד
David J. Wineland
David Wineland 2008.jpg
לידה 24 בפברואר 1944 (בן 73)
מילווקי, ארצות הברית עריכת הנתון בוויקינתונים
ענף מדעי פיזיקה
ארצות מגורים ארצות הברית
מקום לימודים אוניברסיטת הרווארד, אוניברסיטת קליפורניה בברקלי עריכת הנתון בוויקינתונים
מוסדות המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה, אוניברסיטת קולורדו עריכת הנתון בוויקינתונים
פרסים והנצחה

חתן פרס נובל לפיזיקה בשנת 2012 חתן פרס ארתור שולוב במדעי הלייזר

זוכה המדליה הלאומית למדעים לשנת 2007
תרומות עיקריות
עריכת ניסויים במערכות דה-קוהרנטיות קוונטית
לעריכה בוויקינתונים שמשמש מקור לחלק מהמידע בתבנית

דייוויד ג'פרי וינלנדאנגלית: David Jeffrey Wineland; נולד ב-24 בפברואר 1944) הוא פיזיקאי אמריקאי, חוקר במעבדה לפיזיקה של המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) בבולדר, ועמית מחקר באוניברסיטת קולורדו, זוכה פרס נובל לפיזיקה לשנת 2012.

מחקריו כוללים התקדמות בתחום האופטיקה, בפרט בקירור יונים באמצעות לייזרים במלכודת פאול, ושימוש ביונים הלכודים כדי לבצע פעולות מיחשוב קוונטי.

בשנת 2001 זכה בפרס ארתור שולוב במדעי הלייזר, ובשנת 2012 זכה בפרס נובל לפיזיקה יחד עם סרז' הרוש, על "שיטות מחקר פורצות דרך המאפשרות יכולות מדידה ותמרון של חלקיקים בודדים תוך שימור הטבע הקוונטי שלהם בדרכים שבעבר נראו בלתי אפשריות".

כיום הוא מלמד באוניברסיטת קולורדו, באוניברסיטת אורגון וממשיך לחקור במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בבולדר.

קורות חייו[עריכת קוד מקור | עריכה]

דיוויד וינלנד נולד במילווקי, ויסקונסין בארצות הברית. את תוארו הראשון בפיזיקה קיבל וינלנד מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי בשנת 1965. בהמשך למד באוניברסיטת הרווארד תואר שני ושלישי תחת הנחייתו של פרופ' נורמן רמזי אותם סיים בשנת 1970.

לאחר סיום לימודיו הצטרף לקבוצת המחקר של פרופ' האנס דלמוט באוניברסיטת וושינגטון וחקר אלקטרונים באמצעות מלכודת יונים. בשנת 1975 הצטרף וינלנד להמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) שם הוא חוקר עד היום.

וינלנד נשוי לסנדה קווימבי, לזוג שני ילדים. סנדה היא ביתו של הארכאולוג והאנתרפולוג ג'ורג קווימבי שהיה פרופסור לאנתרפולוגיה באוניברסיטת וושינגטון.

מחקרו[עריכת קוד מקור | עריכה]

מאז התפתחות המכניקה הקוונטית בשל מורכבות התהליכים הקוונטים הנובעים מאינטרקציות רבות ומורכבות, והקושי לבודד חלקיקים מסביבתם תוך שמירה על תכונותיהם הקוונטיות הניסויים שנערכו לבדיקת השיטה הם בעיקרם מחשבתיים ומתמטיים תאורטיים. בשנת 1970 פותחה שיטה ללכידת חלקיקים טעונים (יונים) שתיקרא לימים מלכודת פאול ושזיכתה את ממציאיה פאול ודלמט בפרס נובל בפיזיקה לשנת 1989. השיטה בנוסף לגילוי שיטת קירור דופלר (סוג של קירור לייזר), שהוצע על ידי וינלנד כככלי לקירור יונים היוותה את הבסיס למחקרו של וינלנד. מלכודות יונים בנויות בוואקום גבוה במיוחד ומורכבת מקומבינציה של שדות אלקטרומגנטיים סטטים ודינמיים המושרים באמצעות אלקטרודות. וינלנד פיתח שיטה בה בעזרת שימוש במלכודת יונים הוא לוכד יונים בודדים, בעזרת שיטת קירור לייזר הנקראת קירור פס צידי (sideband cooling) הוא מוריד את היונים לרמות אנרגיה נמוכות, ואז בעזרת קרינת לייזר נוספת הוא מעלה את היונים למצב בו הרמה האנרגטית שלהם היא בין דרגות האנרגיה בהן הם יכולים להימצא ובעצם גורם ליונים להיכנס לסופר פוזיציה כך שהם נמצאים בשתי הדרגות במקביל וניתן לחקור את תכונות הסופר פוזיציה באופן אמפירי. לפי תאוריית הקוונטים עצם המדידה שיוצרת אינטרקציה עם היונים, מאלצת את היונים לקרוס לאחד המצבים. בעבר היה נראה כי היכולת לצפות בסופרפוזיציה בצורה אמפירית היא בלתי אפשרית. אך שיטת המחקר של וינלנד הובילה ליכולת לתאר ולצפות בפרטי פרטים איך פעולת המדידה גורמת למצב הקוונטי לקרוס ולאבד את תכונת הסופרפוזיציה שלו. יכולת זו מאששת באופן אמפירי את התאוריה הקוונטית, שעד לגילויו של וינלנד הייתה בגדר תאוריה מחשבתית בלבד.

שעונים אופטיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

השיטה שפיתח ווינלנד ליכולת שליטה מדויקת על יונים הובילה לפיתוח שעונים אופטיים העולים בסדרי גודל על שעוני הצזיום ששימשו למדידה עד לוינלנד. מדידת זמן בסדרי גודל מדויקים מתבצעת בעזרת מדידת גל בתדירות ידועה שינויים בתדירות הגל. עד לווינלנד אורכי הגל בהם השתמשו היו גלי מיקרו בהם הדיוק לו הגיעו היה של סטיית זמן של 10-9 שניות ביום. בשיטתו של וינלנד בעזרת שימוש בכלוב היונים מספיקים שני יונים בלבד למדידת הזמן כאשר אחד מהיונים מודד את הזמן ומשמש כשעון, והיון השני בעזרת התהליכים שגילה וינלנד והיכולת לשמור על תכונותיהם הקוונטיות של היונים משמש לקריאת המדידות שהתבצעו בעזרת היון הראשון. שימוש בשעון שכזה מאפשר שימוש בגלים בעלי תדירות גבוהה מגלי מקרו כמו גלים בטווח הנראה ואפילו גלים על סגוליים. בשל כך הדיוק שנמדד ע"פ סטיות בתדר עולה ככל שהתדירות הניתנת למדידה עולה. ומכך הצליח וינלנד להגיע לדיוק של רק 10-17 שניות ליממה. להשגת דיוק כה רב יש השפעה מציאותית, שכן בעזרת דיוק כה רב יהיה ניתן להבחין בשינויים בזרימת הזמן, או שינויים בכבידה הנובעים מהתפשטות גלי כבידה במרחב.

מחשבים קוונטים[עריכת קוד מקור | עריכה]

לשיטה של וינלנד ישנה גם חשיבות גדולה בתרומה למחשוב הקוונטי. במחשוב קוונטי ל ביט קוונטי או קיוביט יכול להיות סיגנל של 0 ו 1 בו זמנית בגלל תכונת הסופר פוזיציה של הקיוביטים. ומכך כאשר יש 300 קיוביטים ישנם 300 2 מצבים אפשריים שזה יותר ממספר האטומים ביקום כולו. אך לשם שימוש בקיוביט יש צורך בשליטה על מצבו הסופרפוזיצי של הקיוביט. כך שמצד אחד יאפשר לו לשהות במצב ומצד שני יאפשר לו גם לתקשר עם קיוביטים אחרים. קבוצת המחקר של וינלנד הייתה הראשונה להציג שליטה והפעלת אופרציות על 2 ביטים קווטים שמתקשרים ביניהם, תוך שמירה על תכונותיהם הקוונטיים. והישג זה מהווה אבן דרך להמשך פיתוח המיחשוב הקוונטי.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא דייוויד וינלנד בוויקישיתוף