המחשב שישנה את החיים של כולנו

ההכרזה של גוגל בשבוע שעבר כי הצליחה לחצות את מחסום "עליונות הקוונטום", טילטלה את עולם הפיזיקה והנדסת המחשבים (והרגיזה את IBM היריבה, העוסקת גם היא בתחום) — אבל הייתה מחוללת זעזוע גם בציבור הרחב לו רק היה מבין במה מדובר. אולי צריך לומר, שמדובר ב"מפץ גדול" של ממש; שיום אחד תתייחס האנושות לימים של טרום עידן הקוונטום כמו שאנו מתייחסים כיום לעידן האבן. כל מה שאנחנו יודעים על חיינו הולך להשתנות.

יכול להיות שהמחשבה על כך גורמת למעורבים בפיתוח המחשוב הקוונטי כמה אגלי זיעה על המצח. מקביליהם, לפני פחות ממאה שנה, פיתחו את האנרגיה הגרעינית בלי שהיה להם מושג מה ניתן יהיה לעשות איתה. גם למפתחי המחשוב הקוונטי אין יותר ממושג מעורפל. פרופ' ג'ון מרטיניס, ראש פרויקט הקוונטום של גוגל, הודה בכנס באוניברסיטה העברית בשנה שעברה, כי מדובר בעוצמת מחשוב כה בלתי נתפסת, שאנשים לא מבינים עד הסוף את השינוי שעומד להתרחש. הוא, לדבריו, מתכוון להתרכז בפיתוח הטכנולוגיה. שאחרים ימצאו מה אפשר לעשות איתה.

מה יש בטכנולוגיה הקוונטית שהופך אותה למשמעותית כל כך? בגוגל עשו מאמץ מיוחד כדי להנגיש את ההסבר להמונים: הם דיווחו, כי המעבד הקוונטי הצליח לבצע ב־200 שניות בלבד כמות חישובים שהייתה אורכת 10,000 שנים למחשב־העל החזק ביותר כיום. למעשה, בחברה המציאו בעיה מתמטית חסרת תכלית, ומדדו את פתרונה במונחים של זמן. גאוני מבחינת יחסי ציבור, אבל מחמיץ את ההישג האמיתי מבחינת המשמעות.

לפי פרופ’ ברק דיין מהמחלקה לפיזיקה כימית וביולוגית במכון וייצמן, אנחנו לא מצפים ממחשב קוונטי שיהיה רק מהיר יותר: הוא כל כך הרבה יותר חזק, שהוא פותר בעיות מסובכות במיוחד, כאלה שמחשבי־על פשוט לא מסוגלים לפתור. "מחשבים קוונטיים הם מערכות שנורא קשה לבנות. התחום עדיין בחיתוליו. הדוגמה של גוגל חסרת ערך ספציפי; היא חשובה רק במובן הזה, שהיא מפזרת את הספקות: עד לפני כמה שנים, אנשים רציניים מכל תחומי המדע היו מוכנים לחתום, שמחשב קוונטי אמיתי לא ייבנה לעולם".

פרופ’ נדב כץ, פיזיקאי וראש המרכז לאינפורמציה קוונטית באוניברסיטה העברית, מסכים גם הוא, כי גוגל הגיעה לכמה פריצות דרך: "הם הצליחו להפחית מאוד את השגיאות שהמערכת מייצרת, ולהגיע למצב, שאפשר לכייל אותה, להביא אותה ליציבות, ואז להשתמש בה. במובן הזה מדובר במהלך אמיתי וחשוב, אפילו קריטי, כי עד עכשיו לא היה ביטחון ביכולת לעשות זאת בטכנולוגיה הזו".

"הטכנולוגיה הזו" היא טכנולוגיית העל־מוליכים, שאותה אימצו גם גוגל וגם IBM, והיא מחייבת עבודה בחושך מוחלט ובטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט. אבל יש קבוצות מחקר נוספות המתקדמות לקראת בניית מחשבים קוונטיים בטכנולוגיות אחרות, שאחת מהן מכונה "יונים לכודים" ואחרת, בכלל, ביולוגית. כץ: "כרגע זו תחרות בין ה'על־מוליכים' וה'יונים'; העל־מוליכים מקבלים יותר יחסי ציבור, אבל גם ה'יונים' מאוד חזקים. ובכלל, יכול להיות שטכנולוגיה שלישית תפרוץ ותיקח את הקופה".

אם ההישג הגדול של גוגל בהכרזה האחרונה הוא הוכחת ההיתכנות לטכנולוגיה, אפשר לראות בה גם יריית פתיחה לשלב הבא של המרוץ למחשוב הקוונטי. גוגל אמנם מובילה כרגע, אבל מדובר במרוץ למרחקים ארוכים (והרץ הקנייתי הרי תמיד מפתיע בסוף). סכומי העתק שהושקעו עד כה בפיתוח מחשבים קוונטיים מעידים, שבמגזרים הממשלתי והעסקי הבינו מזמן שאנחנו בעיצומו. בארה"ב נחקק חוק מיוחד להקמת "משרד לאומי לתיאום קוונטי", והוקצו 1.2 מיליארד דולר למימון הפיתוח; האיחוד האירופי הקים תוכנית דגל משלו במימון של 1 מיליארד יורו — ועל כולם עולה סין, עם השקעה בהיקף שעולה על 10 מיליארד דולר בתחום. לצידן שועטות קדימה גם חברות ענק כמו גוגל, IBM ואינטל, וגם סטארט־אפים שהצליחו לגייס סכומי כסף נאים.

המרוץ לגרעין הסתיים במאזן אימה בין־גושי בעולם. המרוץ לחלל מנחיל בינתיים יוקרה, או מפח־נפש, תלוי למי. אבל לאן רצים מפתחי המחשוב הקוונטי? מה הם מקווים להשיג?

גם הפיזיקאים המומחים לנושא לא ממש יודעים. פרופ’ דיין: "אנחנו, כמדענים, גרועים מאוד ביכולת לחזות איך טכנולוגיה מסוימת תשנה את חיינו. כשאתה עוסק במדע בסיסי אתה מבוטח. הכלל הוא: 'אני לא יודע למה זה טוב, אבל אני בטוח שבעוד 50 שנה לא תוכל בלי זה'".

כדי לנסות ולחזות 30, אולי 50 שנה קדימה, נדרשים עתידנים. ד"ר אשר עידן, מומחה לרשתות, אומר, שהמהפכה האמיתית של המחשוב הקוונטי תגיע, כשלכל אחד יוכל להיות מחשב קוונטי על השולחן, אולי בכף ידו. "ב־1972 הייתי מתכנת 'פורטרן' במחשב המרכזי של אוניברסיטת תל־אביב, ושאלנו את עצמנו למה אי־אפשר שהיכולת שלו תיכנס למחשבון בכף היד. 6 שנים אחר כך ביל גייטס כבר הצליח לשים מחשב על השולחן בכל בית. מה יעשה המחשב הקוונטי? הדבר הקריטי יהיה הגדלת העוצמה של מה שאתה מחזיק בכף היד. מה שהיום תופס אולם שלם צריך לשבת על השולחן".

ד"ר רועי צזנה, עתידן שמתמחה בחקר טכנולוגיות חדשות ובהבנת השפעתן על החברה, אומר, שביום שבו יהיה לארה"ב או לסין מחשב קוונטי עובד תהיה רעידת אדמה כלל עולמית: “יש סיכוי טוב שזה יקרה בעוד חמש שנים, וזה עלול להיות די מפחיד. זוהי המצאה שמשנה את כללי המשחק ואנחנו עוד לא יודעים איך". לדבריו, כל ניסיון לחזות היום את השימושים במחשוב קוונטי יהיה בגדר ניחוש בלבד. ובכל זאת, כמה ניחושים מושכלים מככבים כיום בשיח בנושא:

• פיצוח צפנים. טכנולוגיית ההצפנה RSA משמשת כיום בכל מערכת: מתכתובות בווטסאפ דרך כרטיסי אשראי ועד מערכות אסטרטגיות לניהול מלחמות. היא מבוססת על "מפתח" שנמצא בידי המשתמש, שכדי לנסות ולעקוף אותו נדרש חישוב כל כך מסובך, שהוא עלול לארוך אלפי שנים. זה בדיוק מה שמחשב קוונטי "יאכל לארוחת הבוקר". צזנה: "מדינה עם מחשב קוונטי תוכל לפרוץ בקלות ל־50 עד 80 אחוז מכל מערכות המחשבים בעולם". יכולת פיצוח הצפנים תבוא לידי ביטוי גם בהתגברות על מנגנוני ההצפנה של הביטקוין ומטבעות קריפטוגרפיים אחרים.

• פיתוח תרופות. אחד השימושים הבולטים של הטכנולוגיה לטובת האנושות יהיה פיתוח תרופות חדשות: ייצור מולקולות וחלבונים שישביתו מנגנונים הרסניים בגוף. המאמצים שנעשים כיום בתחום, עם יכולות המחשוב הקיימות, מצליחים במקרים בודדים בלבד. לכל אחד מאיתנו יהיו תרופות מותאמות אישית, ואיברים חולים יוחלפו באיברים מלאכותיים, שיהיו מותאמים במדויק לגופנו.

• חיזוי התנהגות. ד"ר צזנה: “כבר היום ממשלות מפתחות מודלים לחיזוי התנהגות של המונים. הן מנסות להבין מתי התכנסות תהפוך להפגנה, ומתי עצומה בפייסבוק תהפוך להפרת סדר או תידרדר למהפכה. עם מחשב קוונטי אתה יכול לנטר ולנתח את התנהגות ההמון בצורה הרבה יותר מדויקת".

• ביזור הכוח. "כמו שהיה ברור מראש שהמחשב האישי ישנה את כל סדרי העולם מבחינת ביזור יחסי הכוח, מבחינה פוליטית וסוציולוגית, במחשב הקוונטי יש עוצמות פי אלף, ופה מתחיל המדע הבדיוני", אומר ד"ר עידן: "כל אדם בעל מחשב קוונטי עם חיבור ביתי יוכל לבדוק אם ההצבעה שלו זויפה, או הציונים שלו באוניברסיטה, או התיק האישי שלו במקום העבודה".

• סינגולריות קוונטית. בנקודת זמן כלשהי עלולה היכולת המחשובית לעבור את היכולת האנושית, להפוך את המכונות ליותר אינטליגנטיות מהאדם. כבר היום, אותן מערכות מחשוב המביאות ברכה גדולה לאנושות, הן גם אלו שעוקבות אחרינו, יודעות כל פרט על חיינו, ומניעות תעשייה עתירת מזומנים של פרסום, ניטור ו"טרגוט" אנשים פרטיים. המחשוב הקוונטי יוכל כבר להגיע לתובנות עמוקות בהרבה, אולי אפילו לאפשר שימוש ב"אלגוריתם חשיבה" כללי, שמפתח בעצמו מערכות טוב יותר מהמהנדסים שפיתחו אותו.

• ביטחון ונשק. “במלחמה עתידית", אומר צזנה, "מי שיש לו מחשב קוונטי יוכל לדעת מהן תוכניות הגנרלים של האויב, ואלו הודעות שלחו לפיקודים שלהם. יותר מזה: כמו שמחשב קוונטי יכול לחשב מולקולות בתרופות, הוא יכול לשמש לפיתוח חומרים חדשים, עמידים בפני פיצוץ, וחומרי נפץ חדשים שיגרמו נזק יותר מפצצות גרעיניות". התקווה היא רק, שהאנושות תדע להגביל את היכולות האלה הרבה לפני שיגיעו לידיים הלא־נכונות.