גרשון קוריצקי

גרשון קוריצקי (נולד ב-29 באוקטובר 1952) הוא פיזיקאי ישראלי ופרופסור אמריטוס בפקולטה לכימיה במכון ויצמן למדע, מומחה לאופטיקה קוונטית, לתרמודינמיקה ולמערכות קוונטיות פתוחות. גרשון קוריצקי נולד בווילנה שבליטא (אז ברית המועצות), בנם של זינה ושמעון קוריצקי, רופאה ומהנדס. עלה לישראל עם משפחתו ב-1960 וגדל בתל אביב. ב-1970 הצטרף למסלול העתודה האקדמית ולמד לתואר ראשון בפיזיקה בטכניון. ב-1976 החל את לימודיו לתואר שני בפיזיקה, גם כן בטכניון. עבודת המאסטר שלו, בהנחיית פרופ' ישראל סיניצקי, עסקה באנליזה של מתנד אנהרמוני מאולץ ויישומיו למערכות מולקולריות המצומדות ללייזר. ב-1980 עבר לארצות הברית ולמד לתואר שלישי בפיזיקה באוניברסיטת ניו מקסיקו שבארצות הברית. עבודת הדוקטורט שלו בהנחיית מרלן סקאלי (אנ') וג'ון מק'איבר עסקה בחלקיקים טעונים מהירים במערכות גבישיות. עם שובו לישראל ב-1983 מונה למרצה בבית הספר לכימיה באוניברסיטת תל אביב וכעבור שנתיים עבר למכון ויצמן בדרגת מדען, שם מונה ב-1987 מונה למדען בכיר וב-1991 לפרופסור חבר. ב-1997 היה לפרופסור מן המניין וב-2020 יצא לגמלאות אך ממשיך במחקר פעיל. קוריצקי החזיק בקתדרה ע"ש מ' ראסל-האס בשנים 1988–1991 ובקתדרה ע"ש פרופ' ג'ורג' ו' דאן בשנים 1996–2024. כמו כן, היה פרופסור אורח באוניברסיטאות אורהוס בדנמרק, היידלברג ואולם בגרמניה ושאנגחאי בסין. תופעות קוונטיות צפויות למלא תפקיד הולך וגובר בטכנולוגיות חישה ומידע ובראשן מחשוב קוונטי. אך המכשול המרכזי למימוש טכנולוגיות אלו הוא אובדן קוהרנטיות ורעש במערכות קוונטיות עקב צימודן לסביבתן החיצונית, המתוארת כאמבט חום והגורמת לדעיכה והרס של מצבי המערכת הקוונטית. קוריצקי וקבוצתו גיבשו תאוריה כוללת של השפעות הסביבה על מערכות קוונטיות ושליטה אופטימלית בהשפעות אלו באמצעות שני אפקטים אוניברסליים: אפקט זנון, שמהותו האטת הדעיכה על ידי הפחתת צימוד המערכת לאמבט, והיפוכו, אפקט אנטי-זנון שאותו גילו, המביא להאצת הדעיכה על ידי הגברת הצימוד לאמבט. על פי תאוריה זו, ניתן לשמר מצבים קוונטיים לצורכי עיבוד מידע קוונטי על ידי מדידות תכופות או בקרה קוהרנטית מהירה הגורמות לדינמיקת זנון. לעומת זאת, קירור המערכת ואתחולה ברמת היסוד דורשים את הגברת הצימוד לאמבט בהתאם לדינמיקת אנטי-זנון. התאוריה אושרה בניסויים במערכות שונות והשפיעה על אסטרטגיות השליטה בעיבוד מידע קוונטי ובתהליכים תרמודינמיים קוונטיים. באופן מסורתי, חישה שואפת למקסם את היחס בין תפוקת המידע השימושי (האות) על האובייקט הנמדד לבין הרעש שנגרם על ידי הסביבה של ונחשב לחסר תועלת. קוריצקי וקבוצתו הפכו את רעיון החישה המסורתית, בכך שהחלו להתייחס לרעש בתחום הקוונטי כבעל עניין וחקרו את המידע המועיל שהוא נושא בחובו על אודות תהליכים פיזיקליים, כימיים וביולוגיים כאשר מופעלת בקרה דינמית על האובייקט. הם הראו כי מדידות תכופות או בקרה דינמית הגורמות לאפקטי זנון או אנטי-זנון עבור ספין המשמש כמד חישה קוונטי, מאפשרת לגלות קורלציות רעש שמקורן בדינמיקה האקראית של התהליך ועל-פיהן לאבחן את מאפייניו. גילויים אלה הביאו את קבוצת קוריצקי בשיתוף פעולה עם קבוצות ניסיוניות (במכון ויצמן, באוניברסיטה העברית ובאוניברסיטת דורטמונד בגרמניה) לפתח שיטות חישה חדשות בתחום התהודה המגנטית הגרעינית הביו-רפואית שמבוססות על בקרה דינמית, ואשר מטרתן למקסם את המידע על ספקטרום הרעש של הסביבה ובכך לשפר את אבחון התהליך הפיזיולוגי המחולל רעש זה. שיטת חישה המבוססת על אפקטי זנון ואנטי זנון במדידות רעש של קיטוב פוטונים המאפשרת אבחון תהליכים פיזיולוגיים הוצעה על ידי קבוצת קוריצקי בשיתוף עם קבוצות מאוניברסיטאות טורינו שבאיטליה ואולומואוץ שבצ'כיה. בפרויקט משותף של קבוצת קוריצקי עם אוניברסיטת שטוטגרט, הם השתמשו במדידות ספין אלקטרוני הגורמות לאפקט אנטי-זנון כדי להפוך את סביבת הספין האלקטרוני שמורכבת מספינים גרעיניים מרובים להרבה פחות רועשת (עד פי 10,000). כיוון חדשני בתחום החישה הקוונטית של קבוצת קוריצקי בשיתוף עם הקבוצה מאולומוץ הוא פיתוח שיטות להגברת הרגישות במיקרוסקופיה קוונטית, על ידי סינון של רעש קוונטי בתווך לא ליניארי. קבוצתו של קוריצקי הייתה בין החלוצות בגישה שאיפשרה פריצות דרך נסיוניות של טכנולוגיות קוונטיות בתחומי עיבוד, העברה ואחסון מידע קוונטי: שימוש במערכות קוונטיות היברידיות המורכבות מבלוקים מגוונים המשולבים על גבי שבבים – קיוביטים (ביטים קוונטיים) מוליכי-על המשודכים דרך מהוד מיקרוגל לצברים של אטומים קרים או ספינים של פגמים במוצקים (בין היתר ביהלומים). המהוד מקל על העברת המידע בין החלקים, מה שמאפשר את ניצול היתרונות של כל רכיב תוך פיצוי על חסרונותיהם. כך, בעוד שקיוביטים על-מוליכים יכולים לבצע חישובים מהירים של שערים לוגיים קוונטיים, הם רגישים להפרעות הנובעות מאובדן קוהרנטיות. לעומתם, אטומים קרים או ספינים של פגמים במוצקים מציעים יתרון באחסון המידע לאורך זמן. כדי לשפר את הביצועים הכוללים של המערכות ההיברידיות, הציעה קבוצת קוריצקי בקרה דינמית שממקסמת את אמינות ההעברה של מצבים קוונטיים מקיוביט "רועש" לקיוביט "שקט". קבוצתו של קוריצקי הייתה חלוצה בגילוי הקשר בין תכונות תרמודינמיות של מערכות קוונטיות כגון טמפרטורה למדידות תכופות שלהן: קירור כשהמדידות גורמות לאפקט אנטי-זנון וחימום כשהן מביאות לאפקט זנון. הם גם הציעו מדידות של מתנד הרמוני כבסיס למכונות חום קוונטיות. קבוצת קוריצקי הציעה לראשונה את המכונות התרמיות המינימליות והפשוטות ביותר בתחום הקוונטי. אלה בנויות מקיוביט בודד שמצומד לשני אמבטי חום בעלי ספקטרום לא שטוח המצויים בטמפרטורות שונות, ומ"בוכנה" קוונטית שהיא מתנד הרמוני המחוברת לקיוביט זה. הם גם הראו כי ניתן להפעיל מכונת חום כזו כמנוע חום קוונטי או כמקרר קוונטי באופן אוטונומי, ללא צורך בבקרה חיצונית, על-ידי בחירת הפרמטרים המתאימים. בתחום מושג-היסוד של תרמודינמיקה קוונטית מצא קוריצקי כי ניתן ליצור מנועים קוונטיים שאינם מצייתים לחוק השני של התרמודינמיקה ממנו נובע גבול נצילות העבודה של קרנו: אם המנועים ניזונים מאמבט לא תרמי המספק למנוע עבודה וחום, נצילותם עשויה לחרוג מגבול קרנו. לאחרונה הם הציעו בשיתוף עם קבוצת אולומואוץ מכונות חום המבוססות על עקרון פעולה השונה מהותית מזה של כל מכונות החום מאז קרנו: במקום שאיבת חום מאמבט על ידי תווך הנתון לחיכוך על ידי האמבט, המכונות המוצעות מערבבות מצבים חמים וקרים בממשקים לא ליניאריים. אי-הליניאריות מאפשרת ריכוז אנרגיה בצורה קוהרנטית באפיק שנבחר, תוך הפיכת החום לעבודה, שהיא אנרגיה מסודרת. קבוצתו של קוריצקי הייתה חלוצה בפיתוח פרוטוקולים למדידת משתנים קוונטיים רציפים והשזירה שלהם. פרוטוקולים אלה עוסקים במשתנים קוונטיים רציפים המצייתים להשערת דה ברויי לגבי גלי חומר, גלים אלקטרומגנטיים ושדות בוזוניים נוספים. בין הישגי הקבוצה בהקשר זה, נמנים: ההצגה החלוצית של רעיון הטלפורטציה למשתנים רציפים קוונטיים באמצעות מדידות של מספרי פוטונים שהייתה לשיטה נסיונית מקובלת, הצעת מדד לשזירה של משתנים רציפים קוונטיים על פי המתאם של איינשטיין-פודולסקי-רוזן (EPR) ויישום השיטה לתהליכים מולקולריים, הצעה לשזירת פוטונים על ידי הפיכתם לעירורים אטומיים קולקטיביים המתנגשים באמצעות כוחות דיפוליים (שיטה שהודגמה נסיונית במכון ויצמן) ופיתוח מדד מידע לגלים קוונטיים שנשזרים כתוצאה מהתנגשויות. קבוצתו של קוריצקי הייתה חלוצה בניבוי תופעות קוונטיות קולקטיביות בגזים אולטרה-קרים באמצעות לייזרים. בין התופעות שהם נבאו וזכו לחקירה נסיונית במערכות אלה בולטת אינטראקציה דמוית כבידה ועירורים קולקטיביים הדומים לאלה שבעל-נוזלים (רוטונים). לאורך השנים היה קוריצקי שותף לכתיבתם של כ-470 מאמרים שפורסמו בכתבי עת מובילים, וכן כתב שני ספרים. הוא היה חבר בחבר העורכים של כתבי העת Journal of Physics B Communications, Journal of Optics B, Optics Optics Letters, וכעת נמנה עם חבר היועצים של כתב העת Applied Physics .Letters (Quantum). קוריצקי שימש כרכז ברשת ההכשרה של האיחוד האירופי בנושא מערכות קוונטיות מורכבות וכן ברשת שעסקה בהתערבות מקרוסקופית בהתקני גלים וחומר מעובה. כמו כן, הוביל את מרכז המצוינות בנושא גלים לא ליניאריים של הקרן הלאומית למדע. עם תלמידיו ברבות השנים שהשתלבו בקהילה האקדמית בישראל נמנים פרופ' גורן גורדון ופרופ' אסף טל מאוניברסיטת תל אביב, פרופ' ניר בר-גיל מהאוניברסיטה העברית, ד"ר דוד גלבווסר-קלימובסקי מהטכניון, ד"ר אפרים שחמון ממכון ויצמן וד"ר יונתן יפה מאוניברסיטת בן-גוריון. עם משתלמים שהנחה בעבר ושהתבלטו באוניברסיטאות בעולם נמנים פרופ' דוד פטרוסיאן במרכז המחקר FORT שבכרתים, פרופ' תומאס אופטרני באוניברסיטת אולומואוץ שבצ'כיה, ופרופ' דנקן או'דל באוניברסיטת מקמסטר שבקנדה. פרס מחקר ע"ש סומך-זקס (1994) עמית החברה האמריקאית לאופטיקה (1999) עמית החברה האמריקאית לפיזיקה (2002) עמית המכון הבריטי לפיזיקה (2008) פרס לם בתחום פיזיקת לייזר ואופטיקה קוונטית (2008) פרס הומבולדט מייטנר בפיזיקה אטומית ומולקולרית, מטעם ממשלת גרמניה (2009) חבר האקדמיה אירופיאה (2023) קוריצקי נשוי לציפורה ׁׁ(לבית זמישלני) ואב לשניים, מתגורר בתל אביב. Gershon Kurizki, Abraham G. Kofman. Thermodynamics and Control of Open Quantum Systems, Cambridge University Press, 2022. Gershon Kurizki, Goren Gordon, illustrations by Goel Etzion. The Quantum Matrix: Henry Bar's Perilous Struggle for Quantum Coherence, Oxford, 2020. G. Kurizki, P. Bertet, Y. Kubo, K. Mølmer, D. Petrosyan, P. Rabl, and J. Schmiedmayer. Quantum technologies with hybrid systems, PNAS 112, 3866 (2015). A.G. Kofman and G. Kurizki. Acceleration of quantum decay processes by frequent observations, Nature 405, 546 (2000). T. Opatrny, G. Kurizki, and D.G. Welsch. Improvement on teleportation of continuous variables by photon subtraction via conditional measurement, Physical Review A 61, 032302 (2000). A.G. Kofman, G. Kurizki, and B. Sherman. Spontaneous and induced atomic decay in photonic band structures, Journal of Modern Optics 41, 353 (1994). A. G. Kofman and G. Kurizki. Universal dynamical control of quantum mechanical decay, Physical Review Letters 87, 270405 (2001). A.G. Kofman and G. Kurizki. Unified theory of dynamically suppressed decoherence in thermal baths, Physical Review Letters 93, 130406 (2004). N.Erez, G. Gordon, M. Nest, and G. Kurizki. Thermodynamic control by frequent quantum measurements, Nature 452, 724 (2008). I. Friedler, D. Petrosyan, M. Fleischhauer, and G. Kurizki. Long-range interactions and entanglement of slow single-photon pulses, Physical Review A 72, 043803 (2005). D.H. O’Dell, S. Giovanazzi and G. Kurizki. Rotons in gaseous Bose-Einstein condensates irradiated by a laser, Physical Review Letters 90, 110402 (2003). W. Niedenzu, V. Mukherjee, A. Ghosh, A.G. Kofman, and G. Kurizki. Quantum efficiency control beyond the second law of thermodynamics, Nature Communications. 9, 165 (2018). D. H. O’Dell, S. Giovanazzi, G. Kurizki, and V.M. Akulin. Bose-Einstein Condensates with 1/r interatomic attraction. Physical Review Letters 84, 5687 (2000). D. Gelbwaser-Klimovsky, R. Alicki, and G. Kurizki. Minimal universal quantum heat machine, Physical Review E 87, 012140 (2013). אתר האינטרנט הרשמי של גרשון קוריצקי (באנגלית) גרשון קוריצקי, באתר גוגל סקולר גרשון קוריצקי, באתר ResearchGate A.G. Kofman, G. Kurizki, B. Sherman, Spontaneous and induced atomic decay in photonic band structures, Journal of Modern Optics 41, 1994, עמ' 353 doi: 10.1080/09500349414550381 A.G. Kofman and G. Kurizki, [10.1038/35014537 Acceleration of quantum decay processes by frequent observations], Nature 405, 2000, עמ' 546 A.G. Kofman and G. Kurizki, Universal dynamical control of quantum mechanical decay: modulation of the coupling to the continuum, Physical Review Letters 87, 2001, עמ' 270405 doi: 10.1103/PhysRevLett.87.270405 A.G. Kofman and G. Kurizki, Unified theory of dynamically suppressed qubit decoherence in thermal baths, Physical Review Letters 93, 2004, עמ' 130406 doi: 0.1103/PhysRevLett.93.130406 N. Erez, G. Gordon, M. Nest and G. Kurizki, Thermodynamic control by frequent quantum measurements, Nature 452, 2008, עמ' 724 doi: 10.1038/nature06873 A. Zwick, G.A. Álvarez and G. Kurizki, Maximizing Information on the Environment by Dynamically Controlled Qubit Probes, Physical Review Applied 5, 2016, עמ' 014007 doi: 10.1103/PhysRevApplied.5.014007 A. Zwick, D. Suter, G. Kurizki and G.A. Álvarez, Precision limits of tissue microstructure characterization by Magnetic Resonance Imaging, Physical Review Applied 14, 2020, עמ' 024088 doi: 10.1103/PhysRevApplied.14.024088 S. Virzì, A. Avella, F. Piacentini, M. Gramegna, T. Opatrný, A.G. Kofman, G. Kurizki, S. Gherardini, F. Caruso, I.P. Degiovanni, and M. Genovese, [10.1103/PhysRevLett.129.030401 Quantum Zeno and Anti-Zeno Probes of Noise Correlations in Photon Polarization], Physical Review Letters 129, 2022, עמ' 030401 Anti-Zeno purification of spin baths by quantum probe measurements, D.B.R. Dasani, S. Yang, A. Chakrabarti, A. Finkler, G. Kurizki, and J. Wrachtrup, Nature Communications 13, 2022, עמ' 7527 doi: 10.18419/darus-3262 N. Meher, E. Poem, T. Opatrný, O. Firstenberg, and G. Kurizki, Supersensitive phase estimation by thermal light in a Kerr-nonlinear interferometric setup, Physical Review A 110, 2024, עמ' 013715 doi: 10.1103/PhysRevA.110.013715 G. Kurizki, P. Bertet, Y. Kubo, K. Mølmer, D. Petrosyan, P. Rabl, and J. Schmiedmayer, Quantum technologies with hybrid systems, Proceedings of the National Academy of Sciences 112, 2014, עמ' 3866 doi: 10.1073/pnas.1419326112 T. Opatrný, A. Misra, and G. Kurizki, Work Generation from Thermal Noise by Quantum Phase-Sensitive Observation, Physical Review Letters 110, 2021, עמ' 040602 doi: 10.1103/PhysRevLett.127.040602 D. Gelbwaser-Klimovsky, R. Alicki, and G. Kurizki, Minimal universal quantum heat machine, Physical Review E 87, 2013, עמ' 012140 doi: 10.1103/PhysRevE.87.012140 A. Ghosh, D. Gelbwaser-Klimovsky, W. Niedenzu, A.I. Lvovsky, I. Mazets, M.O. Scully, and G. Kurizki, Two-level masers as heat-to-work converters, Proceedings of the National Academy of Sciences 115, 2018, עמ' 9941 doi: 10.1073/pnas.1805354115 W. Niedenzu, V. Mukherjee, A. Ghosh, A.G. Kofman, and G. Kurizki, Quantum engine efficiency bound beyond the second law of thermodynamics, Nature communications 9, 2018, עמ' 165 doi: 10.1038/s41467-017-01991-6 T. Opatrný , Š. Bräuer, A.G. Kofman, A. Misra, N. Meher, O. Firstenberg, E. Poem, and G. Kurizki, Nonlinear coherent heat machines, Science Advances 9, 2023, עמ' 1 doi: 10.1126/sciadv.adf1070 T. Opatrný, G. Kurizki, and D.G. Welsch, Improvement on teleportation of continuous variables by photon subtraction via conditional measurement, Physical Review A 61, 2000, עמ' 032302 doi: 10.1103/PhysRevA.61.032302 T. Opatrný and G. Kurizki, Matter-Wave Entanglement and Teleportation by Molecular Dissociation and Collisions, Physical Review Letters 86, 2001, עמ' 3180 doi: 10.1103/PhysRevLett.86.3180 I. Friedler, D. Petrosyan, M. Fleischhauer, and G. Kurizki, Long-range interactions and entanglement of slow single-photon pulses, Physical Review A 72, 2005, עמ' 043803 doi: 10.1103/PhysRevA.72.043803 D. O'Dell, S. Giovanazzi, G. Kurizki, and V. M. Akulin, Bose-Einstein Condensates with 1/r Interatomic Attraction: Electromagnetically Induced “Gravity”, Physical Review Letters 84, 2000, עמ' 5687 doi: 10.1103/PhysRevLett.84.5687 D. H. J. O’Dell, S. Giovanazzi, and G. Kurizki, Rotons in Gaseous Bose-Einstein Condensates Irradiated by a Laser, Physical Review Letters 90, 2003, עמ' 110402 doi: 10.1103/PhysRevLett.90.110402