חברת IBM מאותתת שהיא לא מתכוונת להפסיד במרוץ למחשוב הקוונטי: פחות משנה לאחר שגוגל הכריזה שהשיגה עליונות קוונטית (Quantum Supremacy), יבמ מכריזה שהשיגה את הנפח הקוונטי (Quantum Volume) הגבוה ביותר עד היום, מדד שהיא עצמה פיתחה. המדד, לדבריה, מאפשר לקבוע מתי מחשב קוונטי מגיע לנקודת היתרון הקוונטי (Quantum Advantage). ואילו מדענים מסין הכריזו בחודש שעבר על זינוק קוונטי (Quantum Leap) שבכוונתם להציג עוד בשנה זו.
IBM מחשב קוונטיIBM מחשב קוונטי
המחשב הקוונטי של IBM
(צילום: IBM)
מאחורי קרב המונחים והסמנטיקה מתחולל מאבק אמיתי על פיתוח מחשבים קוונטיים בעלי עוצמה שעולה על כל דימיון, שיוכלו לפצח כל הצפנה שקיימת כיום, לחזות התנהגות של תושבי מדינות שלמות, לגלות תרופות חדשות, לייצר סוללות בעלות קיבול עצום אבל גם לפתח חומרי נפץ ואמצעי לחימה קטלניים שהאנושות טרם הכירה.
בשלב הנוכחי לחברות יש כוונות מסחריות ברורות: כל חברה רוצה להצטייר כחברה המתקדמת מהר מכולן, כך שאקוסיסטם חברות הקוונטום הצומח במהירות יעדיף לחבור לטכנולוגיה שלה. קו הסיום של המרוץ הזה עשוי לסמן הכנסות של מיליארדי דולרים לחברה הזוכה. לצד IBM וגוגל משתתפות במרוץ גם מיקרוסופט, אינטל, האניוול, אמזון, עליבאבא וביידו הסיניות ועוד כמה חברות עצמאיות. עלויות ההשקעה מגיעות למיליארדי דולר בכל פרויקט.
ההתקדמות של החברות נמדדת במספר הקיוביטים שמכיל המחשב הקוונטי שלהן. קיוביטים הם יחידות העיבוד הקוונטי הבסיסיות, שיכולים בדרך פלאית להכיל ערך 0, ערך 1 או גם 0 וגם 1 בו זמנית, וכך להקנות למחשב הקוונטי יכולות עיבוד כה חזקות. במחשבים הראשונים היו קיוביטים בודדים. המחשב החזק בעולם כיום הוא מחשב 72 הקיוביטים של גוגל. IBM הכריזה לאחרונה על מחשב בעל 65 קיוביטים, אבל בד בבד הציגה מפת דרכים שלפיה תציג מחשב בעל אלף קיוביטים עד 2023. בשנה הבאה היא מתכוונת להציג מחשב בעל 127 קיוביטים וב-2022 תציג מחשב בעל 433 קיוביטים. לפי מפת הדרכים, בתוך כמה שנים IBM תציג מחשב בעל מיליון קיוביטים. אגב, גוגל מתקדמת במסלול מאוד דומה ומתכוונת להציג מחשב בעל מיליון קיוביטים בתוך עשר שנים.
IBM מחשב קוונטיIBM מחשב קוונטי
IBM Q. עוצמה בלתי נתפסת
(צילום: IBM)
רק בשביל הפרופורציה: המומחים מעריכים שמחשב בעל אלף קיוביטים יהיה חזק יותר מכל מחשבי-העל הקיימים כיום בעולם, גם יחד. מחשב בעל מיליון קיוביטים יהיה מחשב קוונטי במלוא מובן המילה, כזה שהעולם שלאחריו יהיה שונה בכל מובן מהעולם שאנחנו מכירים.
פריצת מחסום העליונות הקוונטית, עליה הכריזה גוגל לפני כשנה, היה מדד שפיתחה. לפי מדד זה מחשב Sycamore הקוונטי שלה הצליח לבצע חישוב מתמטי סבוך ביותר בתוך כשלוש דקות, כשחישוב דומה במחשב העל החזק ביותר כיום היה אורך 10,000 שנים. כך הוכחה, לפי גוגל, עליונות המחשב הקוונטי על פני המחשב הקלאסי. ביבמ לא אהבו את ההכרזה ההיא, וגם לא את תשומת הלב הציבורית הרחבה לה זכתה, והם מציגים בתשובה את המדד שלהם - הנפח הקוונטי. המדד הזה משקף את יכולת המכונה הנבחנת להשלים את ביצוע המשימה המתמטית במהימנות הגבוהה ביותר ותוך איבוד מינימלי של נתונים בגלל רעש חיצוני.
בשיחה עם ynet מסביר ד"ר גדי אלכסנדרוביץ', חוקר בקבוצת הקוונטום במעבדות המחקר של IBM בחיפה: "מחשבים קוונטיים סובלים מרגישות להשפעות חיצוניות, שגורמות לאובדן של מידע קוונטי. זו הייתה הבעיה במחשוב קוונטי עוד מתחילתו. בעיה שנייה היא מיעוט הקיוביטים: כדי לעשות דברים מדהימים צריך עשרות אלפי או מיליוני קיוביטים". לדבריו, מדד הנפח הקוונטי מביא בחשבון גם את מספר הקיוביטים וגם את האיכות שלהם, ורק עמידה בדרישותיו יכולה להעיד על טיב המחשב הקוונטי. גוגל בינתיים מתעלמת ממדד הנפח הקוונטי ומעדיפה לדבר על שיעור השגיאות הנמוך של המחשבים שלה. גישה זו מקובלת גם על חברות הקוונטום הסיניות.
IBM מחשב קוונטיIBM מחשב קוונטי
קצב התקדמות הנפח הקוונטי במחשבי IBM
(תרשים: IBM)
IBM אפילו פיתחה מודל התקדמות כמו "חוק מור" בעולם המחשבים הקלאסיים, שלפיו הנפח הקוונטי יוכפל מדי שנה כדי לשמור על היתרון הקוונטי, התחליף שלה למדד העליונות הקוונטית של גוגל. החברה מוכיחה את טענתה מאז 2017 כשהנפח הקוונטי של מחשב 5 קיוביטים שלה היה 4, ב-2018 מחשב 20 קיוביטים שלה הגיע ל-8, ב-2019 היה מדובר במחשב 20 קיוביטים עם נפח קוונטי 16. בתחילת 2020 הציגה IBM מחשב 28 קיוביטים בעל נפח קוונטי 32 ובתוך חודשים לא רבים היא מכריזה כעת על מחשב 28 קיוביטים עם נפח קוונטי 64, החזק ביותר עד כה, למרות המספר הנמוך יחסית של קיוביטים.
מה עושים עם המחשבים הקוונטיים האלה? נועם זכאי, מנהל הפיתוח העסקי של תחום הקוונטום ביבמ אירופה, אומר שיבמ מציעה לציבור כיום 22 מחשבים קוונטיים, רובם בארה"ב, אחד בגרמניה ואחד ביפן. חלק מהמחשבים פתוחים לכל אדם באמצעות חיבור מרחוק, להתנסות בחישובים קוונטיים. רובם פועלים במודל עסקי: ברשת IBM Quantum Experience יש כבר יותר מ-120 שותפים משלמים, גופים מסחריים, חברות סטארט-אפ ומוסדות אקדמיים, שמגששים אחר הדרכים בהן יוכלו לרתום את הקוונטום לצרכיהם. לדבריו רשומים ברשת יותר מ-250 אלף משתמשים, ועד כה בוצעו באמצעותה יותר מ-300 מיליארד פעולות חישוביות קוונטיות. "המערכות עובדות, האנשים משתמשים והשימוש משמעותי".
מתמודדים עם שגיאות במחשב קוונטימתמודדים עם שגיאות במחשב קוונטי
מתמודדים עם שגיאות במחשב קוונטי
(צילום: IBM)
בחודשים האחרונים היו הצעות רבות לרתום את המחשוב הקוונטי למציאת חיסון לקורונה. זכאי אומר שאלה אמירות ריקות, שבדיוק לשם כך IBM וחברות אחרות העמידו את כל כוחות מחשוב-העל שלהן לטובת החוקרים ללא תמורה. המחשבים הקוונטיים עוד לא מוכנים, לדבריו. האמנם? IBM עצמה פרסמה מחקר שהיא מבצעת עתה עם מחשבים קוונטיים עבור חברת מרצדס בנץ, לפיתוח סוללות עתירות נפח ומהירות טעינה למכוניות חשמליות. ואילו גוגל פירסמה בשבוע שעבר מדעי בו מוצג מודל של תהליכים כימיים מורכבים ביותר, שנבנה באמצעות מחשב קוונטי, מה שמוכיח שהטכנולוגיה בשלה כבר עתה לבצע משימות אמיתיות.
מה שממשיך להוות מכשול בפני פריצת המחשוב הקוונטי לחיינו היא בעיית השגיאות הרבות. כל קיוביט הוא מעגל סיליקון, שמקורר כמעט לאפס המוחלט, והוא רגיש באופן קיצוני להפרעות חיצוניות, המכונות "רעש". אחד הפתרונות ש-IBM מפתחת בהבלטה רבה הוא תיקון שגיאות שנוצרו במהלך העיבוד על ידי הקצאת קיוביטים מסויימים למטרה הזו. כאשר מדובר במחשבים בעלי עשרות אלפי קיוביטים, אולי מיליונים, הפעילות הזו הופכת קריטית. הטיפול בתחום הזה הוא אחת המשימות של הצוות של אלכסנדרוביץ' בחיפה.
אתה באמת מבין איך עובד חישוב קוונטי?
"את המתמטיקה לא עד כדי כך קשה להבין, היא לא מסובכת ואנחנו יודעים שהיא מתארת את המציאות שאפשר לצפות בה. אבל מה המציאות שבאמת מסתתרת שם? את זה אף אחד לא מבין. זה החלק של מחשוב קוונטי, שאנשים אומרים שהם לא מבינים. אני יכול להסביר לך בדיוק מה זה סופר פוזיציה ומה התוצאות שנקבל. העניין הוא, שאנחנו לא צריכים להבין באופן פילוסופי מה יש שם כדי להשתמש בזה. כמו שלא צריך להבין מה גורם לכוח המשיכה כדי לזרוק משהו ולראות שהוא נופל".