זינוק קוונטי: מחשבים קוונטיים עוד רגע כאן

האתגרים הטכנולוגיים של השנים הקרובות דורשים כוח עיבוד גדול מאי פעם ● עם עוצמה שעדיין קשה לכמת, מחשבים קוונטיים מסתמנים כשלב הבא ● איך פועלות המכונות העוצמתיות הללו וכמה הן כבר קרבות אל עולמנו?

23/11/2021 12:16
יועץ טכנולוגי לארגונים ומנכ"ל חברת הייעוץ New Advice.

למה צריך לדבר על מחשבים קוונטיים? כדי לענות, דמיינו את המחשב הביתי הכי עוצמתי שאתם יכולים לתאר. כזה שיכול להפעיל משחקים תובעניים בלי זמני טעינה או להריץ חישובים מורכבים בשניות.

דמיינתם? מעולה. עכשיו, דמיינו מחשב עוצמתי פי 100 סקסטיליון – אחד עם 23 אפסים אחריו. זה לא מדע בדיוני. זהו יחס העוצמה בין מחשב ביתי מתקדם למחשב קוונטי בשם Juizhang 2 שפותח בסין, ושדבר קיומו פורסם לאחרונה.

יחס בלתי נתפש זה הוא הסיבה שבגללה כדאי – סליחה, חובה – לדבר על מחשבים קוונטיים.

כיום קיימים מחשבים קוונטיים בודדים. רובם בבעלות אוניברסיטאות, ארגונים ממשלתיים או מובילות טכנולוגיות כמו גוגל ויבמ. הפוטנציאל שמחשבים אלו מפגינים הוא אטומי! למשל, המחשב הקוונטי של גוגל ב-2019 ביצע ב-200 שניות חישוב שמחשב על בן זמננו היה מבצע ב-10,000 שנים

איך אטום אחד מעז: 0 ו-1, סיפור אהבה

כמו כל ההמצאות הגדולות, גם המחשב הקוונטי התחיל מצורך. מתחילת השימוש באלקטרוניקה, הצורך לפתח רכיבים קטנים יותר הוא מוטיב חוזר. זאת מאחר שרכיבים קטנים דורשים פחות חומרי גלם, זולים יותר לייצור ושינוע, נוחים יותר לשימוש ועוד.

איך זה קשור למחשבים קוונטיים? כדי להבין, יש להכיר תחילה את יחידת היסוד שבבסיס כל מכשיר אלקטרוני – הטרנזיסטור או משדר. ניתן למצוא אותם בשלטי טלוויזיה, חלליות וכל מה שבאמצע. 

המשדר הוא מעין מפסק שמטרתו להעביר מידע או לחסום אותו – מצב 0 או מצב 1. ככל שהמכשיר והיישומים שהוא מריץ מורכבים יותר, כך יותר משדרים ייצרו יותר צמתי 0/1. למשל בחללית של נאס"א, שמריצה עשרות אלפי חישובים בדקה, יהיו אלפי משדרים. המשדרים פועלים באופן סיריאלי – בזה אחר זה. רק אחרי שמשדר א' סיים את החישוב, משדר ב' יכול להתחיל את שלו. ביישומים מורכבים המבנה הסיריאלי הוא אחד הגורמים לאיטיות.

כיום האנושות נסמכת יותר ויותר על טכנולוגיה. הצורך במשדרים קטנים קריטי מתמיד. משדר ממוצע בן זמננו הוא בגודל של כ-14 ננו מטר – קטן פי 500 מתא דם אנושי ומתקרב לגודל של אטום. ועד כמה שזה מרשים, כאן טמונה הבעיה. כי בגדלים מזעריים שכאלו חוקי הפיזיקה משתנים, מה שמשנה לחלוטין את התנהגות המשדרים והמידע שהם מעבירים. 

איך ממשיכים מכאן לפתח? כמו שאומרים אצלנו בהיי-טק: זה לא באג, זה פיצ'ר. כי מחשב שיכול לפעול בתנאים הפיזיקליים הייחודיים של עולם החלקיקים המזעריים יכול לפתוח עולם של אפשרויות.

ישנה את העולם לחלוטין? מחשוב קוונטי. אילוסטרציה.

ישנה את העולם לחלוטין? מחשוב קוונטי. אילוסטרציה. צילום: BigStock

להפוך את הבאג לפיצ'ר: ברוכים הבאים לממלכה הקוונטית

בשלב זה ראוי לציין מהו המידע שהמשדרים מעבירים. מדובר באלקטרונים, חלקיקים שנושאים מטען חשמלי שיכול להיות חיובי או שלילי. הם חייבים להיות במצב 1 או מצב 0 – אחד מהשניים. 

ההוגים הראשונים של המחשבים הקוונטיים הבינו שכאן טמון הפתרון: במקום להתבסס על אלקטרונים (שחייבים להיות במצב 1 או 0), המחשוב הקוונטי מבוסס על פוטונים. חלקיק זה מזוהה בעיקר עם אור, ויש לו תכונה מאוד מיוחדת – הוא יכול להיות בכמה מקומות במקביל. לפיכך, מצבו של פוטון במחשב קוונטי איננו בהכרח מספר אבסולוטי כמו 1 או 0. מצבו יותר דומה להסתברות, ספקטרום, או תמהיל של שני המצבים. לדוגמה, פוטון יכול להיות ברגע מסוים 70% במצב 1 ו-30% במצב 0. רגע אחר כך יהיה 20% במצב 1 ו-80% במצב 0. 

 מבולבלים? זה בסדר. גם החוקרים המבריקים ביותר לא מתיימרים להבין את מכניקת הקוונטים במלואה. השאלה האמיתית היא איך זה עוזר לנו?

בין תיאוריה למציאות: לאן מחשבים קוונטיים יביאו אותנו?

כיום קיימים מחשבים קוונטיים בודדים. רובם בבעלות אוניברסיטאות, ארגונים ממשלתיים או מובילות טכנולוגיות כמו גוגל ויבמ. הפוטנציאל שמחשבים אלו מפגינים הוא אטומי! למשל, המחשב הקוונטי של גוגל ב-2019 ביצע ב-200 שניות חישוב שמחשב על בן זמננו היה מבצע ב-10,000 שנים. 

איך כוח חישוב עוצמתי שכזה עשוי לשרת את האנושות? דוגמה מצוינת לתועלת של מחשבי על מגיעה מעולם הרפואה. כוח החישוב של מחשב קוואנטום יוכל לעזור במחקר מולקולרי של מחלות ולעזור לקדם מציאת מרפא גם למחלות הקשות ביותר, כולל סרטן או אלצהיימר. 

ניתן לרתום כוח חישוב עוצמתי שכזה גם לשיפורי תחבורה. חברת פולקסווגן, לדוגמה, עורכת בימינו מחקר על בבייג'ינג, במסגרתו מנוטרות כ-10,000 מוניות בעיר. המידע שיאסף יעובד על ידי המחשב הקוונטי של חברת D-Wave הקנדית (מחלוצות התחום), מתוך מטרה למצוא פתרונות להפחתת עומס התנועה בעיר. 

בעולם הבנקאות והפיננסים גם מתעניינים מאוד במחשבים קוונטיים. אי הוודאות של הפוטונים היא הבסיס התיאורטי למערכות הצפנה אישיות כמעט בלתי ניתנות לפריצה. חשבונות בנק צפויים להיות מוגנים יותר, וכך גם פעולות נוספות שנבצע אונליין, כמו רכישות או הרשמה לאתרים.

יכולת זו מעניינת מאוד גם צבאות וגופים ביטחוניים שמשקיעים מיליארדים בטכנולוגיות הצפנה ואבטחת מידע. 

רשימה חלקית מאוד זו של יישומים למחשוב קוונטי כבר הופכת מתיאוריה למציאות. למעשה, חוקרים ואנשי מקצוע רק מתחילים להבין את גודל הפוטנציאל. למשל ישנן כבר תיאוריות שמציעות שבעזרת מיחשוב קוונטי המרחק יהפך לבלתי רלוונטי מבחינת העברת מידע, וניתן יהיה להעביר קבצים ענקיים בהרף עין לאזורים מרוחקים בעולם ומחוץ לו, בין הכוכבים. 

האם השלב הבא יאפשר לא רק העברה של קבצים אלא גם מטענים פיזיים, ואולי אפילו בני אדם, בדומה למכשירי טלפורטציה במסע בין כוכבים? כמו שהדברים נראים עכשיו – זו בהחלט יכולה להיות אפשרות.

הכותב כיהן כמנמ"ר מימון ישיר וכיום משמש כיועץ טכנולוגי לארגונים ומנכ"ל חברת הייעוץ New Advice

תגובות

(19)

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

אין לשלוח תגובות הכוללות דברי הסתה, דיבה, וסגנון החורג מהטעם הטוב

  1. יובל לוי

    לא מבין את האגרסיות פה. אני חושב שזה מאמר מעניין שמסביר בפשטות ובגובה העיניים מה זה מחשב קוונטי. אולי הרגזת פה כמה חוקרים שנכנסת להם בין הרגליים…

    13
    2

  2. הצפנה

    מחשב קוונטי יפרוץ כל הצפנה שקיימת היום בדקות.קודם תעבדו על הצפנות קוונטיות לפני שיוצרים מחשב קוונטי.

    14
    1

  3. נורית

    הכל טוב כשכוח האחד המחבר המאחד אנושיות על כל רבדיה

  4. חגי

    מבולבלים? זה בסדר. כך גם כותב הכתבה.

    למה לכתוב בנושא שאתה לא מבין בו בעליל? אולי לפחות להתייעץ עם מישהו שכן?

    2
    9

  5. כתבה חובבנית, תרגום גרוע

    כאילו שזה נעשה עם תרגום מכונה. טרנזיסטור הוא שער, או מתג לוגי. בשום צורה הוא לא משדר, כפי שנכתב בכתבה. פשוט הטעיה חובבנית

    1
    11

  6. יאיר

    מדובר בטכנולוגיה שתוכל לפתור רק בעיות מאוד מסוימות ולא בעיות אחרות. כבר 30 שנה הם לקראת פריצה. נמתין.

    11
    1

  7. עודד כפרי

    כדאי לציין כי אין כיום מחשב קוונטי. וגם לא יהיה.

    9
    1

  8. אנני

    מקווה שיהיה מחשב קוונטי שיוכל לתת פידבק לכתבות אם הן ענו על הציפיות של הקורא הממוצע שנכנס לכתבה בעקבות הכותרת שלה

    11

  9. ארצברג

    כתבה מוזרה. לעברת את המונח טרנזיסטור ל"משדר", טעויות בגודל הליטוגרפיה המקובל היום (מזמן פחות מ-14nm) או מספר החישובים בדקה (עשרות אלפים? בדקה?!).
    אני מקווה שזה רק היה ניסיון לפשט את המסר שלא הצליח, ולא עדות לרמת הידע של הכותב.

    2
    15

  10. כבשה פועה

    הכותב אינו מבין דבר במחשבים קוונטיים והתאור שלו הוא בליל של הבלים שאינו מסביר דבר.
    "אלקטרונים יכולים להיות חיוביים"????
    "גם חוקרים לא מבינים את תורת הקוונטים"?

    1
    14

  11. אחד החזקים

    באמת מדהים מה הטכנולוגיה הזו תעשה לנו
    רק שנילמד לכבד אחד את השני והכל יהיה בשפע

    13

  12. אינטל 8086

    על איזה "משדר" הכותב בדיוק מדבר? אם רמת הכתבה הזו היא דוגמא לרמת הייעוץ ש "היועץ טכנולוגי לארגונים ומנכ"ל חברת הייעוץ New Advice" יתן ללקוחותיו, אז אבוי להם…

    1
    13

  13. מני לוי

    נושא מעניין מאוד שיצבור תאוצה בעתיד. תודה על הבאת הנושא החשוב הזה.

    13
    1

  14. הריאלי

    "האם השלב הבא יאפשר לא רק העברה של קבצים אלא גם מטענים פיזיים, ואולי אפילו בני אדם, בדומה למכשירי טלפורטציה במסע בין כוכבים? כמו שהדברים נראים עכשיו – זו בהחלט יכולה להיות אפשרות."
    הרג אותי🤣🤣🤣

    11
    17

    1. MSc EE

      מזמן לא קראתי אוסף כל כך הזוי של אי דיוקים והסברים שגויים! בסיום קריאת הכתבה הבנתי פחות על מחשבים קונטיים מאשר בתחילה.

      10
      18

    2. יוסי

      אנו מתקרבים לעולם המלאכים שעוברים מעולם לעולם במהירות האור ויותר מזה ……אז כנראה שניתן בשיטה דומה להעביר משאות ומטענים ממקום למקום במהירות קוונטית ….כיום זה נראה דמיוני …אך לא בילתי מעשי …. כנראה .

      14
      1

    3. חכה אחי

      Never say never

      גם על הטיפ ההוא עם הרכב הראשון צחקו

      15

אירועים קרובים