קוונטום מאשינס תקים מרכז מחשוב קוונטי לאומי

רשות החדשנות הודיעה היום (א’) שהיא בחרה בחברת Quantum Machines התל אביבית כחברה אשר תקים את מרכז המחשוב הקוונטי הישראלי, בתקציב כולל של 100 מיליון שקל לשלוש שנים. מרכז המחשוב הקוונטי, יאפשר גישה לביצוע מחקר ופיתוח בכל שכבות החומרה והתוכנה בשלוש טכנולוגיות עיבוד קוונטי שונות. הוא ישרת את קהיליית המחשוב הקוונטי בתעשייה ובאקדמיה באמצעות העמדת מחשב קוונטי אוניברסלי מלא (full stack) להרצת חישובים בצורה ישירה עם אופציה עתידית לגישה בענן.

התשתית הטכנולוגית שלו תכלול את הטכנולוגיות של חברת קלאסיק (Classiq) מתל אביב אשר פיתחה פלטפורמה לכתיבת אלגוריתמים עבור מחשב קוונטי, ושל חברת קוונטום מאשינס עצמה, אשר פיתחה מערכת בקרה עבור מחשבים קוונטיים. המערכת כוללת חומרה ותוכנה. היא מקבלת אלגוריתם קוונטי בשפת תכנות של החברה ומתרגמת אותו לאותות הנשלחים למעבד הקוונטי כדי להריץ האלגוריתם בפועל על המעבד הקוונטי. המרכז מתוכנן להקים את כל התשתיות בתוך 12-18 חודשים, כולל מחשב קוונטי בעוצמה של יותר מ-50 קיוביטים.

יתרון תחרותי ב”רובד העילי”

המרכז פועל במסגרת מיזם הקוונטים הלאומי, אשר מנוהל על-ידי פורום תל”ם, רשות החדשנות ומפא”ת. במסגרתו יפותחו טכנולוגיות קוונטיות בתקציב כולל של 200 מיליון שקל. המרכז יספק שירותי מחקר ופיתוח לצורך פיתוחים דולאיים (אזרחיים וצבאיים) בתחומים כמו מעבדים קוונטים ייעודיים למגוון אלגוריתמים, פיתוח טופולוגיות מעבד ל-VQA  לפתרון בעיות אופטימיזציה, אלגוריתמיקה, הנדסת אותות הבקרה לשיפור התמודדות עם רעשים, שיפור ביצועי עיבוד אות, פיתוח טכנולוגיות קישוריות (Interconnect) בין רכיבים, פיתוח טכניקות ואלגוריתמים לתיקון שגיאות ועוד.

הפרוייקט יצא לדרך בעקבות המלצות ועדת הבדיקה של פורום תל”ם לתחום המחשוב הקוונטי בראשות ארנה ברי, שהוגשה לרשות החדשנות ולמשרד המדע בחודש מרץ 2019. הוועדה העריכה שישראל יכולה לפתח יתרון יחסי ברבדים העליים של המיחשוב והסימולציות הקוונטיות (תוכנה, אלגוריתמים, אימות ועוד), אולם כדי לעשות זאת עליה לבנות יכולות עצמאיות בתחום החומר – כלומר מימוש מעבדים קוונטיים. במקביל, היא המליצה להגדיל את ההשקעה בתחומים נוספים בהם: תקשורת קוונטית, חומרים קוונטיים ויסודות תורת הקוונטים.

חברת אלביט הודיעה שהיא שותפה אסטרטגית במיזם, ותהיה חלק מצוות ההיגוי של מרכז המחשוב הקוונטי. היא תוביל את תחום פיתוח האפליקציות הקוונטיות הביטחוניות, ותקצה כוח אדם שיעסוק בפיתוח יישומים קוונטיים לבעיות מורכבות בתחום הדיפנס.

קוונטום סורס יצאה מהשלב החשאי: גייסה 15 מיליון דולר

בתמונה למעלה (מימין לשמאל): עודד מלמד, ברק דיין, שלומית סמל, גיל סמו ודן חרש

חברת קוונטום סורס (Quantum Source) מפארק המדע ברחובות, יצאה משלב הפיתוח החשאי באמצעות גיוס הון בהיקף של 15 מיליון דולר בהובלה משותפת של הקרנות פיטנגו, גרוס ונצ’רס ואקליפס ונצ’רס. החברה הוקמה בשנת 2019 על-בסיס מחקר מדעי שבוצע בקבוצה לאופטיקה קוונטית במכון וייצמן למדע. החברה נמצאת כיום בשלבים הראשונים של פיתוח מעבד עבור מחשבים קוונטיים, שבו יחידות החישוב הבסיסיות, קיוביט (Qubit), מבוססות על בניית תופעת שזירה (Entanglement) בין פוטונים, ולא בין יונים או אלקטרונים, כפי שנעשה עד היום בתחום המחשוב הקוונטי.

המטרה של החברה היא ליישם ליישם את הטכנולוגיה בתהליכי ייצור המבוססים על תהליכי ייצור שבבים המקובלים היום בתעשייה. במידה והיא תצליח לעשות זאת, היא תוכל לייצר מעבד הכולל מיליוני קיוביט ומיושם בשבב אשר פועל בטמפרטורת החדר ונמצא במארז בתנאי ואקום. החברה הוקמה ומנוהלת על-ידי קבוצה של יזמים ואנשי טכנולוגיה בעלי נסיון רב מאוד בתעשיית השבבים. המנכ”ל עודד מלמד היה מייסד משותף ומנכ”ל חברת אלטייר שנמכרה לסוני בשנת 2016 תמורת 212 מיליון דולר. סמנכ”ל המו”פ גיל סמו היה ממייסדי וראש צוות ה-VLSI של אנוביט שנמכרה לאפל ב-2012. היו”ר דן חרש היה ממייסדי ומנכ”ל פרוביג’נט שנמכרה ב-2011 לברודקום תמורת כ-360 מיליון דולר.

המעבדה לאופטיקה קוונטית במכון וייצמן ברחובות. צילום: מכון וייצמן למדע
המעבדה לאופטיקה קוונטית במכון וייצמן ברחובות. צילום: מכון וייצמן למדע

הוגה הרעיון והמדען הראשי של החברה הוא פרופ’ ברק דיין, ראש קבוצת האופטיקה הקוונטית ומנהל המעבדה לאופטיקה קוונטית במכון וייצמן למדע. דיין עוסק בשנים האחרונות בחקר היישום של מערכות אופטיות ומצא בשיתוף עם ד”ר עופר פירסטנברג דרכים לאלץ את הפוטונים להיכנס לאינטראקציה לפי דרישה. הם גילו טרנזיסטור של אור שבו אטומים מתווכים באינטראקציות שבין הפוטונים. לטכניקות מסוג זה יש פוטנציאל לאפשר ביצוע של אלגוריתמים קוונטיים באמצעות אור, והן יכולות לעזור לשלב בין מחשבים קוונטיים ואינטרנט קוונטי. בין השאר, דיין פירסם מאמר שבו תיאר איך הצליח ליצור “שער לוגי” שבו פוטון ואטום מחליפים ביניהם באופן אוטומטי את המידע שהם נושאים. תהליך שיכולות להיות לו השלכות חשובות על יצירת מחשבים קוונטיים.

HSBC ו-NTT מצטרפות להשקעה בקלאסיק

חברת הסטארט-אפ Classiq מתל-אביב, שפיתחה פלטפורמה לכתיבת אלגוריתמים למחשבים קוונטיים, הודיעה היום (ב’) כי היא מרחיבה את סבב B מ-33 מיליון דולר ל-36 מיליון דולר.  המצטרפות החדשות להשקעה בחברה הן HSBC, הבנק השני בגודלו באירופה, Neva SGR האיטלקית, מקבוצת הבנקאות Intesa Sanpaolo, ו-NTT Finance שבשליטת ענקית הטלקום היפנית NTT. בעקבות ההשקעה החדשה יגיע סך ההון שגייסה קלאסיק בשנתיים שעברו מהקמתה ל-51 מיליון דולר.

שלוש החברות מצטרפות למשקיעים הקיימים בקלאסיק: Wing VC, Entrée Capital, Hewlett Packard Pathfinder, Team8, Phoenix, Sumitomo Corp. (באמצעות IN Ventures), OurCrowd, Spike Ventures, Samsung NEXT וכן בכירי שוק השבבים Lip-Bu Tan ו-Harvey Jones.

NTT Finance היתה הלקוחה הראשונה שקלאסיק חשפה באופן פומבי. במסגרת שיתוף הפעולה, שקלאסיק חשפה בחודש פברואר, NTT Finance תעשה שימוש בפלטפורמת התכנות הקוונטי של קלאסיק כדי לפתח אלגוריתמים קוונטיים ייעודיים לצורך ביצוע חישובים מורכבים בתחום דירוגי האשראי, וזאת כחלק משירותי המחשוב המתקדמים שבכוונתה לספק ללקוחותיה בעולם הפיננסי.

קלאסיק הוקמה במאי 2020 על-ידי המנכ”ל ניר מינרבי, סמנכ”ל המו”פ אמיר נוה והטכנולוג הראשי יהודה נוה. החברה מפתחת פתרונות שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים, ויש לה כבר מספר לקוחות בתחומי הבנקאות, הנדסת חומרים ותרופות. בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים חזקים יותר ויותר שמסוגלים לבצע משימות משמעותיות. ואולם, כדי להוציא לפועל את המהפכה צריך כלי תוכנה שיאפשרו לכתוב יישומים למחשוב קוונטי, וזה מה שעושה קלאסיק.

לא מכבר השיקה קלאסיק את גרסת הבטא של פלטפורמת הפיתוח שלה, והעמידה אותה לרשות מספר לקוחות ראשונים, ובהמשך מתכננת החברה לפתוח את השימוש לעוד עשרות לקוחות.

האזינו לשיחה עם מנכ”ל קלאסיק ניר מינרבי, מתוך תוכנית מס’ 22 בפודקאסט של Techtime, שעלתה באוגוסט 2020:

IQM הפינית סיפקה לבר-אילן ולאוניברסיטה העברית שבב עם 12 קיוביטים

חברת IQM הפינית, המפתחת חומרה ותוכנה למחשבים קוונטיים, סיפקה לאוניברסיטת בר-אילן ולאוניברסיטה העברית רכיבים של מחשב קוונטי כחלק משיתוף פעולה מחקרי. ל-Techtime נודע כי IQM סיפקה לשתי האוניברסיטאות הישראליות, ללא תשלום, משלוח ראשון של שבב הכולל 12 קיוביטים, מתוך מטרה שהחוקרים הישראלים יבצעו ניסויים ויחקרו היבטים יישומיים שונים של הרכיבים הקוונטיים הללו, וישתפו את IQM בידע ובממצאים.

תוצאות מדידה שהתבצעה באוני’ העברית

מדובר ברכיב חומרה חלקי ולא במעבד קוונטי מלא. את שתי קבוצות המחקר יובילו פרופ’ נדב כץ, ראש המרכז לאינפורמטיקה קוונטית באוניברסיטה העברית, ופרופ’ מיכאל שטרן מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת בר-אילן. בהמשך צפויה IQM לשלוח לאוניברסיטאות רכיבים נוספים, ובחברה הפינית מקווים כי שיתוף הפעולה האקדמי יוביל בסופו של דבר לשיתופי פעולה מסחריים.

IQM מפתחת מחשבים קוונטיים אשר מיועדים עבור מרכזי נתונים ומכוני מחקר. הקיוביטים, יחידות הבסיס החישוביות במחשב קוונטי, של IQM מתבססים על מוליכי-על. בשנת 2020 נבחרה IQM על ידי ממשלת פינלנד להקים בשיתוף מכון המחקר הטכני הלאומי VTT לבנות את המחשב הקוונטי הראשון של המדינה. על פי התוכנית, המחשב אמור לכלול 52 קיוביטים עד שנת 2024. בחודש נובמבר 2021 הכריזו IQM ו-NTT על הגעה לאבן דרך של מחשב קוונטי עובד עם 5 קיוביטים. לפני כחצי שנה נבחרה IQM גם על ידי ממשלת גרמניה לבנות מחשב קוונטי שמיועד לפעול בממשק עם מחשב-על ולהאיץ פתרון בעיות חישוביות שמחשבי-על מתקשים לפתור.

פרופ’ כץ, המוביל את המחקר באוניברסיטה העברית, אמר בשיחה עם Techtime: “הם סיפקו לנו את הליבה, השבב, ואנחנו מספקים את המעטפת שכוללת ציוד קירור, בקרה, סימולציה, אלקטרוניקה וכדומה. אנחנו חוקרים את תהליך המדידה הקוונטית ושאלות יישומיות הנוגעות לאופנים שבהם ניתן לשפר את הביצועים של הקיוביטים ולהפחית את שיעור השגיאות.  IQM מספקת עבורנו רכיבים ברמה מאוד גבוהה, ואנחנו מביאים את העומק האקדמי. תחום המחשוב הקוונטי מתפתח כל הזמן, אבל הדרך עוד ארוכה, וההתקדמות תושג בשיתופי פעולה. בישראל יש יזמות והון אנושי, וזה מה שגרם ל-IQM ליזום את שיתוף הפעולה.

אינטל ו-QuTech פיתחו תהליך ייצור קיוביט במפעלי שבבים

בתמונה למעלה: שבב של אינטל שיוצר במסגרת המחקר לפיתוח מחשב קוונטי, כשהוא מונח על-גבי מחק של עיפרון. צילום: אינטל

חברת אינטל הכריזה על השלמת הפיתוח של טכנולוגיה חדשה אשר מקרבת את המיחשוב הקוונטי אל התעשייה. התהליך החדש פותח בשיתוף פעולה עם מכון QuTech ההולנדי במהלך חמש השנים האחרונות. הוא מאפשר לייצר פרוסות סיליקון במפעל ייצור שבבים סטנדרטי, הכוללות מספר גדול של קיוביט (silicon-spin qubits), שהן יחידות העיבוד הבסיסיות של מחשב קוונטי. המפעל של אינטל באורגון ייצר יותר מ-10,000 “שערים” על-גבי פרוסות סיליקון בקוטר של 300 מ”מ, ובשיעור הצלחה של יותר מ-95%.

התהליך יושם באמצעות ציוד לייצור טרנזיסטורים מתקדמים של אינטל. מנהל תחום חומרת המחשוב הקוונטי באינטל, ג’יימס קלארק, אמר שהמחקר מוכיח שניתן להשיג ייצור המוני של מחשבים קוונטיים בטכנולוגיות הקיימות היום במפעלי ייצור שבבים. הדיווח על ההישג פורסם במאמר בכתב העת המדעי nature electronics. המחקר בוצע במסגרת פרוייקט שנועד לפתח טכנולוגיות ייצור תעשייתי של מחשבים קוונטיים המכילים מיליוני יחידות קיוביט באמצעות יצירת מלכודות חלקיקים (quantum dots) בתהליך תעשייתי המבוסס על ליתוגרפיה אופטית באורך גל של 193 ננומטר.

כאשר הופעל עליהם שדה מגנטי בתנאים מוגדרים, כל צמד של quantum dots יצר יחידת קיוביט אשר ניתן להשתמש בה לצורך עיבוד קוונטי. להערכת החוקרים, היכולת לייצר יחידות קיוביט בתהליך ייצור רכיבי סמיקונדקטור תעשייתיים מעניקה לתהליך יתרון נוסף – הדבר מאפשר לייצר בעתיד רכיבי עיבוד הכוללים גם מרכיב של עיבוד קוונטי וגם מרכיב של לוגיקה אלקטרונית סטנדרטית בשבב יחיד. “כיום החוקרים עובדים בעיקר באמצעות יחידות קיוביט המיוצרות במעבדה. המחקר שלנו נועד להוכיח שניתן לתעש את תהליך הייצור שלהם”, הסבירה חוקרת קיוטק, אן-מארי צוורבר.

המיינפריים החדש של יבמ עמיד בפני פריצה קוונטית

בתמונה למעלה: הרכבת מחשב Z16 בחברת יבמ

חברת יבמ הכריזה על מחשב המיינפריים החדש שלה, Z16, אשר מחליף את המחשב Z15 שיצא לשוק בשנת 2019. המחשב מתבסס על המעבד החדש Telum, אשר נחשף באוגוסט 2021. הוא מגיע לשוק עם חידוש יוצא דופן: מערכת הגנה אשר מספקת אלגוריתם הצפנה שהוא עמיד בפני נסיונות פריצה המתבצעים ממחשבים קוונטיים (Quantum Safe Computer). בשיחה עם כתבים, הסביר מנהל תחום הצפנת קוונטום במעבדות יבמ בציריך, מייקל אוסבורן, שטכנולוגיות ההצפנה הנוכחיות באמצעות מפתח ציבורי, כמו RSA או Elliptic-curve, מבוססות על חוסר סימטריה בין הקלות שבה ניתן לייצר מפתח הצפנה לבין הקושי לחשב אותו.

אלא שיש בעיה. אוסבורן: “כדי לפצח מפתח הצפנה מהדור הנוכחי יש צורך במיליון שנות עיבוד. אולם מחשב קוונטי יוכל לעשות זאת בתוך כמה שעות. לאור ההתפתחות בעולם בתחום המיחשוב הקוונטי, אנחנו מעריכים שהמחשב הזה יהיה קיים בשוק בתוך 5-15 שנים. פירוש הדבר שמדובר בבעיה מיידית, מכיוון שכל מידע שלא יוצפן היום בטכנולוגיית Quantum Safe Cryptography, מחר יהיה חשוף בפני אותם מחשבים עתידיים. בעוד 10 שנים לא נוכל לבטוח בחתימות האלקטרוניות שאנחנו מייצרים היום”.

המתימטיקה של השבכה (Lattice)

הפתרון לבעיה נמצא באמצעות אימוץ הצפנה המבוססת על בעיה מתימטית אחרת: האלגברה של השבכה (Lattice-based cryptography), אשר נחקרת מאז אמצע שנות ה-90 כמתימטיקה המאפשרת לייצר מפתח הצפנה ציבורי. חברת יבמ פיתחה סדרת אלגוריתמים מבוססי Lattice, אשר מתמודדים כיום בתחרות של מכון התקנים האמריקאי (NIST) על בחירת תקן האבטחה הלאומי של ארה”ב. לדברי אוסבורן, “המחשבים הקוונטיים כפי שאנחנו מכירים אותם כיום לא יצליחו להתמודד עם הבעיה הזאת.

“יכול להיות שבעתיד יופיעו מחשבים קוונטיים מסוג שונה שכן יצליחו להתמודד איתה, אולם אז נפתח טכנולוגיית הצפנה חדשה. אנחנו צריכים להיערך לעידן שבו נוכל לבצע שינויים מהירים בטכנולוגיות ההצפנה שלנו”. מכיוון שמדובר בבעיית תוכנה ולא בבעיית חומרה, כבר היום ניתן לייצר מחשבים מוגנים בפני פריצת קוונטום (Quantum Safe). מחשב Z16 מגיע לשוק עם ערכת התוכנה אשר מספקת אבטחה בפני פריצה קוונטית, ופרוטוקול אתחול מאובטח (כולל אבטחה קוונטית), המונע מתוקפים להחדיר תוכנות זדוניות לתהליך האתחול כדי להשתלט בהמשך על המערכת. תוכנות ההגנה מותקנות במודול המוגן גם באמצעות חומרה.

ארכיטקטורה חדשה של המעבד המרכזי

המחשב מבוסס על המעבד Telum אשר פותח בשיתוף פעולה עם סמסונג ומיוצר בתהליך ה-7 ננומטר של סמסונג (7nm EUV). הוא כולל 8 ליבות עיבוד הפועלות במהירות שעון של 5GHz וזיכרון מטמון פרטי בנפח של 32MB בכל ליבה, ומאיץ בינה מלאכותית בעוצמת עיבוד של עד 6TFLOPs. לכל ליבה יש גישה אל המאיץ, ויכולת לשעבד את כל עוצמת העיבוד שלו לצורך האצת משימת עיבוד ספציפית. המעבד גם מופיע בתוך מודול בעל שני מעבדים הכולל 22 מיליארד טרנזיסטורים ו-17 שכבות של מוליכים מתכתיים.

חברת יבמ הודיעה שהמעבד תוכנן באופן שניתן להגדילו, במטרה להגיע בעתיד לשבב בעל 32 ליבות ומאיץ בינה מלאכותית בעוצמת עיבוד של עד 200TFLOPs. משפחת מחשבי Z של יבמ נחשבת לאחד מעמודי התווך של הארגונים הפיננסיים הגדולים. חברת Celent מעריכה שמערכות Z מנהלות כ-70% מהעסקאות העולמיות הגדולות ביותר. כך למשל, הן מותקנות ב-45 מתוך 50 הבנקים הגדולים בעולם וב-8 מתוך 10 חברות הביטוח הגדולות בעולם. אחת מהמשימות המרכזיות שלהן היא להיאבק בהונאות פיננסיות.

כיום הבנקים מתקשים להפעיל אלגוריתמים של למידה עמוקה בקנה מידה גדול לצורך איתור הונאות, בגלל בעיית השיהוי. להערכת יבמ, הם מופעלים על פחות מ-10% מהעסקאות בהיקף גדול, ולכן הרבה מאוד הונאות לא מזוהות. מחשב Z16 יתמודד עם האתגר באמצעות יכולת עיבוד של עד 300 מיליארד בקשות להסקת מסקנות ביום, עם שיהוי של אלפית שנייה בלבד. פירוש הדבר הוא צמצום הזמן הנדרש לטיפול בעסקאות הונאה בכרטיסי אשראי, והקטנת מספר ההונאות וסליקות השווא בכרטיסים.

חברת יבמ נסחרת בבורסת ניו יורק לפי שווי שוק של כ-116 מיליארד דולר. בשנת 2021 הסתכמו מכירותיה בכ-57.4 מיליארד דולר, מהם 70% עבור תוכנה ושירותי ייעוץ ואינטגרציה. בתחום מכירת המחשבים הגדולים היא דיווחה על ירידה של כ-3% במכירות, להיקף של כ-14.2 מיליארד דולר.

קוונטום מאשינס רוכשת את QDevil הדנית

בתמונה למעלה: צוות העובדים של QDevil הדנית

חברת קוונטום מאשינס (QM – Quantum Machines) התל-אביבית רוכשת את חברת QDevil מקופנהגן, דנמרק, אשר מפתחת מערכות בקרה המסייעות לייצר ולבצע ניסויים במערכות מיחשוב קוונטי. החברה הוקמה בשנת 2016 על-ידי פיסיקאים דנים אשר קיבלו מענק מהאיחוד האירופי לפיתוח מערכות אלקטרוניות התומכות בבנניית והפעלת מחשבים קוונטיים. המוצרים של החברה כוללים מעגלי RF מהירים מאוד ומערכות המאפשרות לשלוט באלקטרונים בטמפרטורות נמוכות מאוד של עד 100mK (מילי-קלווין).

לא נמסר מידע פיננסי על העיסקה. חברת QM דיווחה שהיא נועדה לחזק את מעמדה כספקית מובילה של מערכות תוכנה וחומרת אלקטרוניקה התומכות בבניית ובהפעלת מחשבים קוונטיים. השלמת העיסקה תלויה בקבלת אישור של ממשלת דנמרק. קוונטום מאשינס הוקמה בתחילת 2018 על-ידי המנכ”ל ד”ר איתמר סיון, ד”ר יונתן כהן המשמש כטכנולוג הראשי של החברה וד”ר נסים אופק המשמש כסמנכ”ל המחקר. שלושתם יוצאי מכון וייצמן למדע בתחום המחשוב הקוונטי.

כאשר מדענים בונים היום מחשב קוונטי, הם צריכים לפתח ולבנות גם את המערכות האלקטרוניות התומכות בו, דוגמת שרתים, מערכות קירור, סינון רעשי רקע, תוכנות התומכות במידע המגיע מיחידות הליבה (קיוביט) וכדומה. המטרה של קוונטום מאשינס היא לספק את מערכות העזר התומכות במחשוב הקוונטי. החברה  פיתחה מערכת בקרה בשם Quantum Orchestration Platform – QOP הכוללת חומרה ותוכנה, ואחראית לקבל אלגוריתם קוונטי בשפת תכנות חדשה שהחברה פיתחה (QUA) – ולתרגם אותו לאותות הנשלחים למעבד הקוונטי. אותם אותות הם אלה המריצים את האלגוריתם בפועל על המעבד.

למעשה, החברה מספקת את שכבת התיווך שבין המעבד הקוונטי לבין תשתית המחשוב הסטנדרטית. לפני שבוע החברה הכריזה על מעבד ליבה חדש (Pulse Processor Unit – PPU) בשם Hadamard עבור מערכת OPX, אשר מאפשר לזהות טעויות במידע המגיע מיחידות העיבוד הקוונטיות. החברה מסרה שמעבד Hadamard בנוי מ-18 ליבות ומסוגל לנהל מערכות קוונטיות הכוללת כמה עשרות קיוביט ולבצע משימות שבעבר נחשבו לבלתי אפשריות כמו תיקון שגיאות קוונטיות בזמן אמת.

בחודש ספטמבר 2021 השלימה קוונטום מאשינס גיוס הון בהיקף של 50 מיליון דולר בהשתתפות זרוע ההשקעות של סמסונג, Samsung Next. בסך הכל, מאז הקמתה גייסה החברה כ-83 מיליון דולר. בין לקוחותיה: מעבדות ממשלתיות, גופי מחקר אקדמיים, תאגידים בינלאומיים וחברות סטארט-אפ בתחום המחשוב הקוונטי.

שיתוף פעולה בין אנבידיה לקלאסיק הישראלית בתחום המחשוב הקוונטי

חברת אנבידיה (Nvidia) חשפה בשבוע שעבר במהלך ועידת המפתחים השנתית של החברה, GTC, שיתוף פעולה עם חברה ישראלית נוספת, חברת קלאסיק (Classiq) מתל אביב, שפיתחה פלטפורמה לכתיבה של אלגוריתמים קוונטיים. במסגרת שיתוף הפעולה, הפלטפורמה של קלאסיק תתממשק עם הסימולטור הקוונטי של אנבידיה, כך שלקוחות החברה יוכלו להריץ את אפליקציות הקוונטיות שהם מפתחים על גבי הסימולטור של אנבידיה, לבדוק את ביצועיהן, לתקן שגיאות ולבצע אופטימיזציה, וזאת מבלי שיהיה צורך להשתמש במחשב קוונטי אמיתי.

אנבידיה אינה מפתחת בשלב זה חומרה עבור מחשוב קוונטי, אך היא פיתחה סימולטור, cuQuantum, המדמה יכולות חישוב של מחשב קוונטי עם כמה עשרות קיו-ביטים. הסימולטור מתבסס למעשה על מחשב-על המורכב ממאות מעבדי GTX A100 וכרטיסי האצה Tensor, והוא מסוגל לבצע חישובים במקביל של מיליארדי אפשרויות ולדמות תהליכי חישוב קוונטיים כדוגמת סופר-פוזיציה ושזירה (entanglement). הסימולטור מאפשר להריץ, על גבי מחשב קלאסי, אלגוריתמים קוונטיים והוא משמש חוקרים ומפתחים בתהליך פיתוח ואימות של אפליקציות קוונטיות.

בחודש דצמבר האחרון השיקה אנבידיה ערכת פיתוח (SDK), המתבססת על מחשב-העל Selene של החברה, ואשר מאפשרת להריץ, עבור אלגוריתמים מסוג מסוים, סימולציות של אלפי קיוביטים. באחרונה דיווחה אנבידיה כי הצליחה להריץ בהצלחה על גבי הסימולטור בעיית אופטימיזציה הקרויה MaxCut, אשר נחשבת לבלתי אפשרית לפתרון באמצעות מחשב קלאסי אלא רק באמצעות מחשב קוונטי. לצורך פתרון הבעיה, השתמשה אנבידיה ב-896 מעבדים גרפיים שביצעו סימולציה של 1,668 קיוביטים.

לבדוק אלגוריתמים ללא רעשים

בשיחה עם Techtime אמר מנהל המו”פ של קלאסיק ומייסד-שותף, אמיר נוה, כי “שיתוף הפעולה נולד עוד בשלב פיתוח הסימולטור. הפלטפורמה שלנו מאפשרת לייצר מעגלים קוונטיים גדולים, והלקוחות יכולים לבדוק אותם ישירות דרך הסימולטור. המחשבים הקוונטיים הקיימים עדיין לוקים ברעשים, והסימולטור הוא הכלי האפקטיבי ביותר המאפשר כבר כיום למפתחים לבדוק את האלגוריתמים שלהם בצורה נקיה וזולה.”

קלאסיק הוקמה במאי 2020 על-ידי המנכ”ל ניר מינרבי, סמנכ”ל המו”פ אמיר נוה והטכנולוג הראשי יהודה נוה. החברה מפתחת פתרונות שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים, ויש לה כבר מספר לקוחות בתחומי הבנקאות, הנדסת חומרים ותרופות. בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים חזקים יותר ויותר שמסוגלים לבצע משימות משמעותיות. ואולם, כדי להוציא לפועל את המהפכה צריך כלי תוכנה שיאפשרו לכתוב יישומים למחשוב קוונטי, וזה מה שעושה קלאסיק.

לא מכבר השיקה קלאסיק את גרסת הבטא של פלטפורמת הפיתוח שלה, והעמידה אותה לרשות מספר לקוחות ראשונים, ובהמשך מתכננת החברה לפתוח את השימוש לעוד עשרות לקוחות. החברה גייסה עד היום כ-48 מיליון דולר. בין המשקיעים בחברה נמנים זרועות ההשקעה של Hewlett Packard Enterprise ושל סמסונג, חברת הביטוח “פניקס”, קבוצת ההשקעות Spike של בוגרי סטנפורד, וכן המשקיעים הפרטיים יו”ר קיידנס ליפ בו-טאן והיזם הסדרתי ומייסד טנסיליקה הארווי ג’ונס.

תוכנה קוונטית: קלאסיק גייסה 33 מיליון דולר

חברת קלאסיק (Classiq) מתל אביב, המפתחת פלטפורמה לכתיבת אלגוריתמים למחשב קוונטי, השלימה גיוס הון בהיקף של 33 מיליון דולר בסבב B. בין המשקיעים החדשים שהצטרפו להשקעה בחברה בסבב הנוחי, נמנים זרועות ההשקעה של Hewlett Packard Enterprise ושל סמסונג, חברת הביטוח “פניקס”, קבוצת ההשקעות Spike של בוגרי סטנפורד, וכן המשקיעים הפרטיים יו”ר קיידנס ליפ בו-טאן והיזם הסדרתי ומייסד טנסיליקה הארווי ג’ונס. קלאסיק גייסה מאז הקמתה לפני כשנתיים כ-48 מיליון דולר.

קלאסיק מתכוונת להשתמש בכספים כדי לשלש את כוח האדם שלה ולפתוח משרדים במקומות שונים בעולם. מנכ”ל ומייסד שותף של קלאסיק, ניר מינרבי, אמר: “גיוס ההון מתרחש בנקודת זמן משמעותית. התעשייה הקוונטית מתחילה לעבור משירותי ייעוץ למוצרים קוונטיים, ומאבות-טיפוס לייצור, ואנחנו נמשיך למצב את עצמנו כפלטפורמה שמאפשרת לגופים עם חשיבה פורצת דרך לפתח תוכנות קוונטיות שוברות-שוויון, שהופכות את הבלתי אפשרי לאפשרי.”

קלאסיק הוקמה במאי 2020 על-ידי המנכ”ל ניר מינרבי, סמנכ”ל המו”פ אמיר נווה והטכנולוג הראשי יהודה נווה. החברה מפתחת פתרונות שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים, ויש לה כבר מספר לקוחות בתחומי הבנקאות, הנדסת חומרים ותרופות. בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים חזקים יותר ויותר שמסוגלים לבצע משימות משמעותיות. ואולם, כדי להוציא לפועל את המהפכה צריך כלי תוכנה שיאפשרו לכתוב יישומים למחשוב קוונטי, וזה מה שעושה קלאסיק.

לא מכבר השיקה קלאסיק את גרסת הבטא של פלטפורמת הפיתוח שלה, והעמידה אותה לרשות מספר לקוחות ראשונים, ובהמשך מתכננת החברה לפתוח את השימוש לעוד עשרות לקוחות. קלאסיק היא גם חלק מהקונסורציום הישראלי לבניית מחשב קוונטי לאומי, בהובלת רשות החדשנות ומפא”ת במשרד הביטחון, אשר בשבוע שעבר הכריזו על תוכנית לבניית מחשב קוונטי כחול-לבן תוך שנה בעלות של 200 מיליון שקל.

האזינו לשיחה עם מנכ”ל קלאסיק ניר מינרבי, מתוך תוכנית מס’ 22 בפודקאסט של Techtime, שעלתה באוגוסט 2020:

המטרה: מחשב קוונטי כחול-לבן בתוך שנה

רשות החדשנות ומפא”ת במשרד הביטחון הכריזו היום (ג’) על תוכנית למימון הקמת מחשב קוונטי לאומי ראשון למדינת ישראל, בתקציב של כ-200 מיליון שקל. במסגרת שיתוף הפעולה בין שני הגופים, מפא”ת במשרד הביטחון יקים מרכז לאומי, בשיתוף האקדמיה והתעשייה, אשר יתמקד בבניית אקו-סיסטם ישראלי של יכולת קוונטית כחול-לבן, ויעסוק בפיתוח המעבד הקוונטי, משכבות החומרה והבקרה ועד האופטימיזציה, האלגוריתמיקה, ההתממשקות ועוד.

במקביל, רשות החדשנות תתמקד בפיתוח ובבנייה של תשתית מחשוב קוונטי שתשמש לאופטימיזציה ושיפור מרכיבי החומרה והתוכנה של המחשב. בתחילת הדרך יתכן שימוש חלקי בטכנולוגיה מחו”ל לצורך הקמת והפעלת התשתית, ובהמשך ישולבו המעבדים הקוונטיים והטכנולוגיות מפיתוח ישראלי. הפרויקט עצמו אינו אמור לכלול מתקני ייצור (fabless).

ל-Techtime נמסר מרשות החדשנות כי המטרה היא לבנות מחשב קוונטי עובד תוך שנה. המחשב הקוונטי הלאומי יהיה זמין להרצה ישירה של אלגוריתמים או דרך הענן.  “יכולת חישוב קוונטי תניח את התשתית הטכנולוגית לאקו-סיסטם ישראלי שיוביל את פיתוחי העתיד בתחומי הביטחון, הכלכלה והטכנולוגיה, ההנדסה והמדע,” נכתב בהודעה. המיזם הוא חלק מתוכנית הקוונטום הלאומית, שעליה הכריזה הממשלה ב-2019 ותוקצבה ב-1.25 מיליארד שקל לחמש שנים.

מחשב קוונטי מבוסס על תכונות של חלקיקים המופיעות בסדרי גודל שבהם מכניקת הקוונטים קובעת את תכונות החומר. בפיזיקה של חלקיקים זעירים, אלקטרון  יכול להיות במספר מצבים שונים בו-זמנית (בהתאם להסתברויות שונות). מכאן שמחשב קוונטי המבוסס על יחידת בסיס הנקראת קיוביט (Quantum Bit) יכול להיות בו-זמנית ב-2 בחזקת n (המספר n מייצג את מספר הקיוביטים במחשב) מצבים בו-זמנית – ולספק בבת אחת מספר עצום של תוצאות לבעיה חישובית נתונה.

הדבר מאפשר לבצע במהירות עצומה חישובים רבים. מחשב קוונטי אינו מיועד להחליף את המחשב הקלאסי, אלא לתת מענה לסוגי בעיות חישוביות שמחשבים קלאסיים מתקשים לפתור, בתחומים כמו פיתוח תרופות, אופטימיזציה מרובת-משתנים והצפנה.

מאבק בין מעצמתי במרחב הקוונטי

בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים המסוגלים לבצע משימות משמעותיות. המירוץ לעליונות קוונטית עלה באחרונה מדרגה גם בזירה הבין-מעצמתית, בעקבות תוכניות חומש חדשות של סין וארצות הברית. במסגרת תוכנית החומש ה-14 במספר מאז כינון המשטר הקומוניסטי בסין, הגדיר הממשל 7 תחומים טכנולוגיים שבהם ירוכז מאמץ לאומי מיוחד: בינה מלאכותית, שבבים, חלל ומחשוב קוונטי.

במסגרת התוכנית, יגדיל הממשל את תקציב המו”פ בתחומים האלה ב-7% בכל שנה לפחות עד לשנת 2025. הבית הלבן, מנגד, אישר לאחרונה תקציב של כמיליארד דולר (שליש ממנו מהמגזר הפרטי) שיוזרם לכ-14 גופי מחקר ברחבי המדינה, וזאת במטרה להשיג יתרון בתחום הקוונטי “על פני היריבות”.

קלאסיק השיקה את גרסת הבטא של פלטפורמת התוכנה הקוונטית

חברת קלאסיק (Classiq) השיקה לאחרונה את גרסת הבטא של הפלטפורמה שפיתחה, המאפשרת, לראשונה בתעשייה, לכתוב אלגוריתמים פונקציונליים ליישום במחשב קוונטי, כך נודע ל-Techtime. החברה העמידה את הפלטפורמה לרשות מספר לקוחות ראשונים, ובהם חברת טלקום, חברת תעופה, חברה פיננסית, חברת ייעוץ וגופי אקדמיה.

החברה מתכננת להרחיב בחודשים הקרובים את הגישה לגרסת הבטא לכמה עשרות לקוחות. בתוך כך, קלאסיק הודיעה כי הגישה למשרד הפטנטים האמריקאי בקשה לאישור 9 פטנטים בתחום התוכנה למחשוב קוונטי. הבקשות נוגעות לפטנטים בתחום כתיבה, קומפילציה, תיקון שגיאות ואופטימיזציה של אלגוריתמים יישומיים למחשב קוונטי. חברת קלאסיק הוקמה במאי 2020 על-ידי המנכ”ל ניר מינרבי, סמנכ”ל המו”פ אמיר נוה והטכנולוג הראשי יהודה נוה. צוות הפיתוח שלה מונה כיום כ-25 איש.

בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים חזקים אשר מסוגלים, ברמת החומרה, לבצע משימות משמעותיות. בשנה שעברה השיקה יבמ, מהחלוצות בתחום, מחשב קוונטי עם 65-קיוביטים, והציבה יעד לפתח מעבד קוונטי עם 1,000 קיוביטים כבר בשנת 2023.

לכתוב את שכבת ה-stack הראשונה של התוכנה הקוונטית

ואולם, מימוש היכולות של המחשב הקוונטי תלוי גם ברמת התוכנה. בעולם המחשוב הקלאסי המבוסס על ביטים, כלי הפיתוח מאוד מתוחכמים ומאפשרים לכתוב יישומים מורכבים ברמת הפשטה מאוד גבוהה. זהו תוצר של שנים רבות של התפתחות ובניית שכבה על גבי שכבה. זה מה שקרוי, ה-Stack. מחשב קוונטי מתבסס על קיוביטים, ועל כן יש לבנות את כל ה-stack מחדש. למעשה, כיום המתכנת נדרש לכתוב את האלגוריתם הקוונטי ברמת השערים הלוגיים.

הדבר אולי אפשרי עבור יישומים פשוטים ומספר קיוביטים בודדים, אבל ככל שהיישום מורכב יותר ויש שימוש במספר גדול יותר של קיוביטים, המשימה הופכת כמעט בלתי אפשרית, בשל מספר הסידורים האסטרונומי של המעגל הקוונטי. קלאסיק שמה לה למטרה לכתוב את שכבת ה-stack הראשונה בתחום המחשוב הקוונטי, והיא אחת מחברות הסטארט-אפ הראשונות שמפתחת פתרונות שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים.

אחד ממייסדי החברה ומי שעומד בראש צוות האלגוריתמאים, אמיר נוה, הסביר ל-Techtime כי הפלטפורמה של החברה מפשטת את האופן שבו כותבים אלגוריתמים למחשב קוונטי. “מעשית, לא ניתן לכתוב אלגוריתמים קוונטיים ברמת השערים הלוגיים, בטח ובטח ככל שמספר הקיוביטים גדל. הפלטפורמה שלנו מאפשרת לכתוב את האלגוריתמים הללו ברמה פונקציונלית. המשתמש נדרש לתאר את הלוגיקה הפונקציונלית של האלגוריתם, והתוכנה שלנו מתרגמת את זה לרמת המעגל הקוונטי, באופן האופטימלי ביותר מבחינת ניצול המשאבים וניהול הזיכרון”.

מפיצוח מולקולות ועד כתיבת אופציות פיננסיות

המחשב הקוונטי לא מחליף את המחשב הקלאסי, אלא מיועד לפתור סוג מסוים של בעיות שמחשב רגיל, ולא משנה כמה הוא חזק, אינו יכול לפתור. בעיקר מדובר בבעיות שמצריכות חישוב של מספר אסטרונומי של קומבינציות ותרחישים, כמו למשל ביצוע סימולציות של התנהגות מולקולות בפיתוח תרופות, או תמחור מהיר של אופציות פיננסיות התלויות בקורלציה בין מספר גדול של נכסים פיננסיים אחרים.

בעיות מהסוג הזה הן לעיתים בלתי אפשריות לפתרון בזמן סביר אפילו על-ידי מחשבי-על החזקים ביותר, אך הן פשוטות לפתרון במחשב קוונטי, מעצם יכולתו לחשב מספר רב של אפשרויות במקביל. נוה: “השימושים העיקריים של המחשב הקוונטי הם בעולמות הפיננסים, הכימיה והאופטימיזציה. כמעט בכל תחום פעילות יש בעיות שקשורות לאופטימיזציה. הלקוחות שלנו מנסים להבין, באמצעות שימוש בפלטפורמה שלנו, כיצד מחשב קוונטי יכול לתרום לפתרון הבעיות הרלוונטיות לפעילות שלהן”.

האזינו לשיחה עם ניר מינרבי, מנכ”ל קלאסיק, מתוך תוכנית הפודקאסט שלנו שעלתה בחודש אוגוסט 2020:

חברת המחשוב הקוונטי קלאסיק מעבה את ההנהלה העסקית שלה

[בתמונה מימין לשמאל: יובל בוגר ושי לב]

חברת הסטארט-אפ קלאסיק (Classiq), שפיתחה פלטפורמה לכתיבה ותכנון אלגוריתמים למחשבים קוונטיים, הודיעה על מינויים של שני מנהלים בכירים בתחום העסקי, במטרה להאיץ את החדירה לשוק של פתרונות החברה. שי לב מונה למנהל הפיתוח העסקי ושותפויות, ויובל בוגר מונה לסמנכ”ל השיווק של החברה. בקלאסיק ציינו כי שני המנהלים החדשים יסייעו להרחיב את פעילותה על רקע התעניינות גדולה בפתרון שלה.

לב מגיע לקלאסיק מ-PlanetWatchers, שהוא אחד ממייסדיה ושימש סמנכ”ל התפעול שלה, ואשר עוסקת בניתוח תצלומי לוויין SAR ליישומים חקלאיים. בשלוש השנים האחרונות עמד בראש קהילת המחשוב הקוונטי הישראלית, “קיוביט”. יש לא תואר במנהל עסקים ומשפטים מהמרכז הבינתחומי בהרצליה.

בוגר הוא יזם סדרתי, שהקים וניהל בשני העשורים האחרונים כמה וכמה חברות טכנולוגיה. כיום הוא שותף בקרן ההון-סיכון NextGen, המשקיעה בחברות בשלבים מוקדמים, ובעברו היה, בין היתר, סמנכ”ל השיווק של חברת הטעינה האלחוטית Wi-Charge וסמנכ”ל הפיתוח העסקי של ראדקום.

קלאסיק הוקמה במאי 2020 על-ידי המנכ”ל ניר מינרבי, סמנכ”ל המו”פ אמיר נווה והטכנולוג הראשי יהודה נווה. החברה מפתחת פתרונות שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים, ויש לה כבר מספר לקוחות בתחומי הבנקאות, הנדסת חומרים ותרופות.בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים חזקים יותר ויותר שמסוגלים לבצע משימות משמעותיות. ואולם, כדי להוציא לפועל את המהפכה צריך כלי תוכנה שיאפשרו לכתוב יישומים למחשוב קוונטי, וזה מה שעושה קלאסיק.

החברה גייסה עד כה 14.5 מיליון דולר, כאשר הגיוס האחרון התבצע בחודש ינואר השנה. לא מכבר הודיעה החברה כי במסגרת שיתוף פעולה עם יבמ, אחת החברות המובילות בתחום, התוכנה שלה תהיה זמינה למשתמשים במחשבים הקוונטים של יבמ.

יבמ מקימה רשת של מחשבים קוונטיים מסחריים

בתמונה למעלה: המחשב הקוונטי שנחנך במעבדות פראונהופר בגרמניה. השוק צומח בשיעור של כ-30% בשנה. צילום: IBM Research

חברת יבמ (IBM) מקימה רשת של מחשבים קוונטיים מסחריים, שהגישה אליהם תתבצע באמצעות שירות הענן של החברה. אתמול (ג’) נחשף המחשב הראשון ברשת החדשה, אשר פועל במכון המחקר הגרמני פראונהופר (Fraunhofer-Gesellschaft) ונחשב למחשב הקוונטי החזק ביותר באירופה. מדובר במחשב הראשון מסוג IBM System One אשר פועל מחוץ למעבדות יבמ בניו יורק. הוא מבוסס על השבב הקוונטי פאלקון (Falcon) המספק עוצמת מחשוב קוונטית בגודל של 27 קיוביט.

השלב הבא בפריסת הרשת המסחרית של יבמ כולל התקנת מחשב דומה בחודש הבא ביפן, ובשנה הבאה צפויה התקנת מחשב נוסף במרכז המחקר הרפואי Cleveland Clinic באוהיו, ארה”ב. ליבמ ולמרכז המחקר יש הסכם שיתוף פעולה בן 10 שנים לפיתוח תרופות, שבמסגרתו התחייב המרכז לרכוש את מחשב הדור הבא של יבמ, שיהיו בו יותר מ-1,000 קיוביט. להערכת יבמ יש בשוק דרישה גבוהה לביצוע עיבוד באמצעות מחשבים קוונטיים.

הדור הבא: מחשב קוונטי בעוצמה של 1,000 קיוביט

הגישה אל המחשבים מתבצעת באמצעות הענן ההיברידי של יבמ, אשר מספק גישה גם אל כלי בינה מלאכותית שהחברה מספקת. כדי לסייע לחוקרים לבצע עיבודים במחשב קוונטי בלא צורך לרכוש אותו, החברה הקימה את רשת IBM Q Network המספקת גישה למחשוב קוונטי לקהילה של יותר מ-150 ארגונים מובילים – מוסדות מחקר ואקדמיה, חברות תעשיה ומחשוב גדולות, גופים פיננסיים, ארגונים ציבוריים ועוד. הרשת הוקמה על-סמך הנסיון שניצבר בפלטפורמת IBM Quantum Experience שהוקמה ב-2016. להערכת יבמ הפלטפורמה הציבורית משרתת קהילה של כ-325 אלף משתמשים.

הניסויים והיישומים הקוונטיים שבוצעו ברשת הציבורית הביאו לפרסום של כ-400 מאמרים מקצועיים. בשנת 2019 הציגה יבמ מפת דרכים שבמסגרתה היא תפתח מחשב קוונטי בעוצמה של יותר מ-1,000 קיוביט עד לשנת 2023. החודש היא חתמה על הסכם חמש שנתי עם ממשלת בריטניה בהיקף של 210 מיליון ליש”ט להקמת מכון מחקר בתחומי הבינה המלאכותית והמחשוב הקוונטי.

להערכת חברת המחקר והייעוץ Mind Commerce, שוק הטכנולוגיות הקוונטיות יצמח בשיעור שנתי של כ-30% ויגיע להיקף של כ-31.6 מיליארד דולר בשנת 2026. בתוכו החלק המרכזי יהיה שוק המחשוב הקוונטי שיצמח בקצב של 38.4% בשנה ויגיע להיקף של כ-14.2 מיליארד דולר בשנת 2026. סין תהיה המובילה באסיה (4.44 מיליארד דולר ב-2026), גרמניה המובילה באירופה (2.45 מיליארד דולר) וארה”ב תהיה המובילה העולמית. ראוי לציין שהמושג טכנולוגיות קוונטיות מתייחס לתחומים רבים ולא רק למחשוב: חומרים חדשים (quantum dots), חיישנים מסוגים חדשים, מוליכי-על וכדומה.

התוכנה של קלאסיק זמינה לשימוש דרך המחשב הקוונטי של יבמ

חברת קלאסיק (Classiq) הישראלית, המפתחת כלים לכתיבת אלגוריתמים עבור מחשוב קוונטי, הצטרפה לרשת הקוונטום של IBM. קלאסיק השלימה באחרונה תהליך אינטגרציה של הפלטפורמה שלה לשפת הקוד הפתוח של יבמ למחשוב קוונטי, Qiskit, וכעת יוכלו חוקרים, מפתחים וחברות מסחריות להשתמש ולהריץ את התוכנה של קלאסיק על-גבי המחשבים הקוונטים של יבמ.

רשת הקוונטום של יבמ היא למעשה אקוסיסטם שבונה יבמ לקידום תחום המחשוב הקוונטי, והיא כוללת כ-140 אוניברסיטאות ומעבדות מחקר, סטארט-אפים וחברות מסחריות כמו אוניברסיטת אוקספורד, המעבדה הלאומית באוק-רידג’, אקסון מובייל ועוד.

יבמ היא אחת החברות המתקדמות ביותר בתחום המחשוב הקוונטי. ב-2016 היתה יבמ הראשונה שהציעה לחברות, חוקרים ומפתחים גישה למחשב הקוונטי שלה דרך הענן. כיום, הענן של יבמ מספק גישה ליותר מ-20 מחשבים קוונטיים של 5-קיוביטים (Qbit) ו-24-קיוביטים, יחידת החישוב הבסיסית במחשוב קוונטי. בשנה שעברה השיקה מחשב קוונטי חדש עם 65-קיוביטים, שהוא המחשב הקוונטי החזק ביותר נכון להיום.

להוציא לפועל את המהפכה הקוונטית

בחודש אוקטובר האחרון הכריזה יבמ על מפת דרכים שאפתנית בתחום המחשוב הקוונטי, לפיה תסיים לפתח עד סוף שנת 2023 מעבדים קוונטיים הכוללים מערך של 1,000 קיוביטים. מדובר בעוצמת מחשוב הגדולה באופן אקספוננציאלי בהשוואה למחשבים הקוונטיים הקיימים, שכוללים עשרות בודדות של קיוביטים.

קלאסיק הוקמה במאי 2020 על-ידי המנכ”ל ניר מינרבי, סמנכ”ל המו”פ אמיר נווה והטכנולוג הראשי יהודה נווה. החברה מפתחת פתרונות שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים, ויש לה כבר מספר לקוחות בתחומי הבנקאות, הנדסת חומרים ותרופות.בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים חזקים יותר ויותר שמסוגלים לבצע משימות משמעותיות. ואולם, כדי להוציא לפועל את המהפכה צריך כלי תוכנה שיאפשרו לכתוב יישומים למחשוב קוונטי, וזה מה שעושה קלאסיק.

מנכ”ל החברה ניר מינרבי הסביר ל-Techtime כי “מטרת הרשת של יבמ היא ליצור את התשתית לשיתופי פעולה משמעותיים עם יבמ וליצור את האקוסיסטם העולמי בתחום המחשוב הקוונטי.  הפלטפורמה שלנו מאפשרת למפתחי תוכנה קוונטית להגיע לתוצאות שעד כה נחשבו בלתי אפשריות, ואת התוכנה שלנו ניתן כעת להריץ על מחשבי יבמ.”

יצא לדרך המיזם הישראלי לבניית מחשב קוונטי

רשות החדשנות ומפא”ת, החלו לגייס את התעשייה המקומית למיזם הלאומי לבניית מחשב קוונטי ראשון בישראל. הרשות פרסמה לפני כחודש קול קורא להגשת הצעות ותוכניות (RFI), וצפויה לגבש בתקופה הקרובה קונסורציום של חברות וגופי מחקר וממשל אשר יוביל את הפרויקט. במיזם מגלות עניין חברות ביטחוניות מובילות, חברות סטארט-אפ ישראליות וגם תאגידים בינלאומיים.

המיזם הוא חלק מתוכנית הקוונטום הלאומית, שעליה הכריזה הממשלה לפני כשנתיים ותוקצבה ב-1.25 מיליארד שקל לחמש שנים. מתוך התקציב הכולל של התוכנית הוקצו כ-60 מיליון דולר לבניית תשתית החומרה והתוכנה של המעבד הקוונטי. יש לציין כי מדובר בתקציב צנוע למדי לפרויקט שאפתני מסוג זה, בהשוואה לתקציבי העתק שמשקיעות בו מדינות ארצות הברית, סין, גרמניה וצרפת, וגם חברות מסחריות כמו אינטל, גוגל ויבמ.

בקול הקורא של רשות החדשנות מוגדר היעד כ”הגעה לסף מימוש עצמאי של יכולות מחשוב קוונטי” ו-“שמירה על פער סביר מה-state-of-the-art העולמי”. ההערכה בתעשייה היא כי היעד הריאלי בתקציבים הללו וברמת הידע והמומחיות המקומית, הוא לבנות בשלב ראשון תוך מספר שנים מחשב קוונטי בקיבולת של כמה עשרות קיוביט. לשם השוואה, יבמ הציבה יעד לפיתוח מחשב קוונטי בקיבולת של יותר מאלף קיוביט עד 2023.

לבנות אקוסיסטם קוונטי כחול-לבן

למרות החדשנות המאפיינת את התעשייה הישראלית, בתחום המחשוב הקוונטי ניתן למנות את החברות הישראליות על-יד אחת. אחת מהן היא חברת הסטארט-אפ Classiq, אשר מפתחת תוכנה המותאמת לתשתית של מחשב קוונטי. מנכ”ל ואחד ממייסדי החברה, ניר מינרבי, סבור שהפרויקט של רשות החדשנות יכול לתת זריקת מרץ משמעותית לתחום המחשוב הקוונטי בישראל. “הפרויקט הישראלי מעורר עניין רב בעולם. יש פה אקדמיה חזקה בתחום, וביחד עם החדשנות הישראלית וכוחות נוספים אני מאמין שאפשר לבנות משהו יפה”.

קלאסיק השלימה לא מכבר גיוס הון בהיקף של 14.5 מיליון דולר. היא פתחת פתרונות שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים, ויש לה כבר מספר לקוחות בתחומי הבנקאות, הנדסת חומרים ותרופות. ברשות מדגישים כי פיתוח המחשב הקוונטי הישראלי יכלול במקביל גם את פיתוח שכבת התוכנה. “שכבת התוכנה, לרבות הקומפילציה ותיקון השגיאות, היא חלק אינטגרלי מבניית החומרה. בסופו של דבר המטרה היא ליצור קהילה של משתמשים שיוכלו לרתום את המחשב לכל מיני יישומים, ואת זה אי אפשר לעשות בלי תוכנה מתאימה”.

מאבק בין מעצמתי במרחב הקוונטי

בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים המסוגלים לבצע משימות משמעותיות. המירוץ לעליונות קוונטית עלה באחרונה מדרגה גם בזירה הבין-מעצמתית, בעקבות תוכניות חומש חדשות של סין וארצות הברית. במסגרת תוכנית החומש ה-14 במספר מאז כינון המשטר הקומוניסטי בסין, הגדיר הממשל 7 תחומים טכנולוגיים שבהם ירוכז מאמץ לאומי מיוחד: בינה מלאכותית, שבבים, חלל ומחשוב קוונטי.

במסגרת התוכנית, יגדיל הממשל את תקציב המו”פ בתחומים האלה ב-7% בכל שנה לפחות עד לשנת 2025. הבית הלבן, מנגד, אישר לאחרונה תקציב של כמיליארד דולר (שליש ממנו מהמגזר הפרטי) שיוזרם לכ-14 גופי מחקר ברחבי המדינה, וזאת במטרה להשיג יתרון בתחום הקוונטי “על פני היריבות”. מינרבי: “מתפתח ממש ‘מרוץ חימוש’ בעולם, ואף מדינה לא רוצה להישאר מאחור. לישראל יש את היכולת להיות בחזית התחום הזה”.

קלאסיק התל אביבית גייסה 10.5 מיליון דולר

חברת קלאסיק (Classiq) מתל אביב השלימה גיוס הון בהיקף של 10.5 מיליון דולר בהובלת Team8, Wing Capital ובהשתתפות משקיעים מ-Entrée Capital, OurCrowd, ותאגיד Sumitomo. הגיוס האחרון מצטרף לגיוס סיד של החברה שהושלם במאי 2020 בהובלת Entrée Capital. בסך הכל, החברה גייסה כ-14.5 מיליון דולר ממשקיעים. חברת קלאסיק הוקמה במאי 2020 על-ידי המנכ”ל ניר מינרבי, סמנכ”ל המו”פ אמיר נווה והטכנולוג הראשי יהודה נווה. זמן קצר אח”כ הצטרפה לתוכנית הצמיחה אינטל איגנייט.

החברה מפתחת פתרונות שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים, ויש לה כבר מספר לקוחות בתחומי הבנקאות, הנדסת חומרים ותרופות.בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים חזקים יותר ויותר שמסוגלים לבצע משימות משמעותיות. ואולם, כדי להוציא לפועל את המהפכה צריך כלי תוכנה שיאפשרו לכתוב יישומים למחשוב קוונטי, וזה מה שעושה קלאסיק.

בשיחה עם Techtime הסביר המנכ”ל ניר מינרבי שאף שעוצמת המחשבים הקוונטיים גדלה בהתמדה, מגוון היישומים שניתן להפעיל באמצעותם עדיין מוגבל. “המהפיכה הקוונטית מבוססת על שני מרכיבים: חומרה ותוכנה. כיום כמעט בלתי אפשרי לפתח יישומים למחשב קוונטי, מאחר שצריך לתכנת ברמת השערים הלוגיים. זה כמו לתכנן שבב ברמת הטרנזיסטורים.

השכבה הבאה ב-stack הקוונטי

“אנחנו בונים את הכלים שמאפשרים לפתח יישומים ברמת הפשטה גבוהה יותר – את השכבה הבאה ב-stack הקוונטי”. שרית פירון, מנהלת שותפה בזרוע ההשקעות של Team8, אמרה שקלאסיק הצליחה לפתור חלק החסר בפאזל המחשוב הקוונטי, “אשר יאפשר מהפכה בתכנון אלגוריתמים קוונטיים”. לדבריו, מחשוב קוונטי מתאים לסוג בעיות שמחשבים קלאסיים מתקשים להתמודד איתו.

“כל מחשבי-העל בעולם, ביחד, לעולם לא יצליחו לסמלץ מולקולת כולסטרול. אולם מחשב קוונטי עם כמה מאות קיוביטים יצליח לעשות זאת, ויאפשר לבדוק כיצד מגיבות מולקולות שונות עם כולסטרול ולפתח תרופות. כיום, ניתן לעשות זאת רק בניסויים ולא באמצעות מודלים ממוחשבים. גם במשימות של אופטימיזציה, הצפנה, והאצת למידת-מכונה, מחשבים קוונטיים יוכלו לחולל מהפכה”.

 

האזינו לשיחה עם ניר מינרבי, מתוך תוכנית הפודקאסט שלנו שעלתה בחודש אוגוסט 2020:

“חוק מור” קוונטי: יבמ תשיק מעבד עם 1,000 קיוביטים ב-2023

חברת יבמ (IBM) הכריזה השבוע על מפת דרכים שאפתנית בתחום המחשוב הקוונטי, לפיה תסיים לפתח עד סוף שנת 2023 מעבדים קוונטיים הכוללים מערך של 1,000 קיוביטים (Qbit), יחידת החישוב הבסיסית במחשוב קוונטי. מדובר בעוצמת מחשוב הגדולה באופן אקספוננציאלי בהשוואה למחשבים הקוונטיים הקיימים, שכוללים עשרות בודדות של קיוביטים.

יבמ היא אחת החברות המתקדמות ביותר בתחום המחשוב הקוונטי. ב-2016 היתה יבמ הראשונה שהציעה לחברות, חוקרים ומפתחים גישה למחשב הקוונטי שלה דרך הענן. כיום, הענן של יבמ מספק גישה ליותר מ-20 מחשבים קוונטיים של 5-קיוביטים ו-24-קיוביטים, והשנה השיקה מחשב קוונטי חדש עם 65-קיוביטים, שהוא המחשב הקוונטי החזק ביותר נכון להיום. גם במסגרת התוכנית החדשה, יבמ מתכוונת להעמיד את המחשבים הקוונטיים העתידיים לרשות הציבור דרך הענן.

מקררי-על למיליוני קיויביטים

יבמ פורסת במפת הדרכים שלה מעין “חוק מור” קוונטי, לפיו מספר הקיוביטים במעבדים קוונטיים יוכפלו כל שנה-שנתיים. ב-2022 תשלים יבמ פיתוח של מעבד קוונטי עם 400 קיוביטים, וב-2023 תשיק מעבד עם 1,121 קיוביטים שייקרא קונדור, ויהווה את הבסיס להמשך הגידול הסקאלבילי של המחשבים הקוונטיים. החזון של יבמ עבור העתיד הרחוק יותר הוא שאפתני עוד יותר: “מפת הדרכים שלנו תיקח אותנו מהמחשבים הקוונטיים הקטנים והרועשים של ימינו למחשבי העתיד, שיכללו יותר ממיליון קיוביטים.”

מהנדסי חטיבת הקוונטום של יבמ. קרדיט: Connie Zhou

הקיוביטים של יבמ מתבססים על מוליכי-על (superconductors), וזאת בשל התנגדותם האפסית בטמפרטורות נמוכות. כחלק מבניית התשתית, יבמ הודיעה כי תבנה בעצמה מקרר-על (שייקרא Golden Eye) בגובה 3 מטר ורוחב של 2 מטר, שיוכל לאכלס מערכים של 1,000 קיוביטים. צוות המהנדסים של יבמ כבר החל לערוך ניסויי היתכנות, כשהמטרה היא לבנות רשת של מקררי-על המחוברים זה לזה ומספקים ביחד יכולות מחשוב של מיליון קיוביטים.

מטרת המקררים היא לשמור על מערך הקיוביטים בטמפרטורה הנושקת לאפס המוחלט, כדי להימנע מכל הפרעה אלקטרומגנטית שעשויה לקטוע את המעגל הקוונטי. במחשוב קוונטי, הקרינה הזעירה ביותר עלולה להרוס את תהליך החישוב, וזאת בשל תופעה קוונטית הקרויה “קריסת פונקציית הגל’, שבה כל אינטראקציה עם העולם החיצון גורמת למערכת לאבד את אופייה הקוונטי ולחזור ולהתנהג כמו חלקיקים “קלאסיים”.  ביבמ מציינים כי האתגר הגדול ביותר בפיתוח מחשבים קוונטיים גדולים הוא ביכולת לשמר את המצב הקוונטי של מערכי קיוביטים עד להשלמת המעגל הקוונטי (quantum circuit).

לפצח את מולקולת הכולסטרול

בשיחה עם Techtime מסביר ניר מינרבי, מנכ”ל חברת קלאסיק (Classiq) הישראלית, המפתחת פתרונות תוכנה למחשוב קוונטי, את המשמעות המעשית של מפת הדרכים שהציגה יבמ. “עצם העובדה שחברה כמו יבמ, שאינה נוהגת לצאת בהצהרות מרחיקות לכת, מציגה מפת דרכים טכנולוגית מפורטת עם יעדים ברורים – זה דרמטי ומגביר את אמון התעשייה בעתיד המחשוב הקוונטי.”

אף שעוצמת המחשבים הקוונטיים גדלה בהתמדה, מגוון היישומים שניתן להפעיל באמצעותם עדיין מוגבל. ואולם, מפת הדרכים של יבמ מציגה מעבדים קוונטיים שמהווים קפיצת איכות משמעותית כבר בשנים הקרובות. לדבריו של מינרבי, מחשוב קוונטי מהווה “שובר-שיוויון” בדיוק בסוגי הבעיות שמחשבים קלאסיים, ואפילו  מחשבי-על, מתקשים להתמודד עמן.

“כל מחשבי-העל בעולם, ביחד, לעולם לא יצליחו לסמלץ מולקולת כולסטרול. אולם מחשב קוונטי עם כמה מאות קיוביטים יצליח לעשות זאת, ויאפשר לבדוק כיצד מגיבות מולקולות שונות עם כולסטרול ולפתח תרופות. כיום, ניתן לעשות זאת רק בניסויים ולא באמצעות מודלים ממוחשבים. גם במשימות של אופטימיזציה, הצפנה, והאצת למידת-מכונה, מחשבים קוונטיים יוכלו לחולל מהפכה”.

לבנות את השכבה הבאה ב-stack הקוונטי

חברת קלאסיק מפתחת פתרונות CAD שיאפשרו לכתוב יישומים עבור מחשבים קוונטיים, ויש לה כבר מספר לקוחות בתחומי הבנקאות, הנדסת חומרים ותרופות. “המהפיכה הקוונטית מורכבת משניים: החומרה והתוכנה. כיום כמעט בלתי אפשרי לפתח יישומים למחשב קוונטי, מאחר שצריך לתכנת ברמת השערים הלוגיים. זה כמו לתכנן שבב ברמת הטרנזיסטורים. אנחנו בונים את הכלים שמאפשרים לפתח יישומים ברמת הפשטה גבוהה יותר. את השכבה הבאה ב-stack הקוונטי.”

עבור קלאסיק, מפת הדרכים של יבמ היא בשורה משמעותית. “ככל שהמחשבים מתחזקים, יותר חברות מעוניינות לפתח יישומים למחשבים קוונטיים שיעזרו לפתור בעיות בתחומיהן. כיום כל התעשייה מסתכלת על ההצהרה של יבמ. עכשיו יש אופק ברור, והחברות יודעות שעוד שנים ספורות יהיו מחשבים קוונטיים שיריצו אלגוריתמים משמעותיים. לכן הן מתחילות עכשיו להשקיע בפיתוח תוכנות ויזדקקו לפתרונות כמו שלנו כדי לבנות יישומים.”

האזינו לשיחה עם ניר מינרבי, מתוך תוכנית הפודקאסט שלנו שעלתה בחודש אוגוסט 2020:

מייסדי קלאסיק, מימין לשמאל: אמיר נווה סמנכ”ל המו”פ, ניר מינרבי המנככ”ל ויהודה נווה הטכנולוג הראשי

“האנשים מאחורי הטכנולוגיה”: איך כותבים תוכנה למחשב קוונטי

מנחה: יוחאי שויגר
עורך: רוני ליפשיץ
מנגינת פתיחה: ניר שדה

[בתמונה למעלה מימין לשמאל: שלושת המייסדים, אמיר נווה סמנכ”ל המו”פ, ניר מינרבי המנככ”ל ויהודה נווה הטכנולוג הראשי] 

האורח בתוכנית הוא ניר מינרבי, מנכ”ל ואחד ממייסדי חברת הסטארט-אפ קלאסיק (Classiq), המפתחת את תשתית התוכנה למהפכת המחשוב הקוונטי.

בשנים האחרונות חלה פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי, ורבות מענקיות הטכנולוגיה בונות מחשבים קוונטיים חזקים יותר ויותר שמסוגלים לבצע משימות משמעותיות. ואולם, כדי להוציא לפועל את המהפכה צריך כלי תוכנה שיאפשרו לכתוב יישומים למחשוב קוונטי, וזה מה שעושה קלאסיק.

בשיחה, מסביר ניר כיצד עובד מחשב קוונטי ולמה צריך להחזיק אותו בטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט, על עולמם המוזר של הקיו-ביטים, איך מפתחים שפה שתאפשר לבנקים, חברות תרופות, יצרניות רכב וחברות מתעשיות אחרות לכתוב יישומים מחוללי-שינוי למחשב קוונטי, וגם על הכלים שקיבלה החברה בתוכנית הצמיחה Intel Ignite.

עקבו אחר כל תוכניותינו ב-Spotify

וגם ב-Apple Podcasts

חברת קוונטום מאשינס התל אביבית גייסה 17.5 מיליון דולר

בתמונה למעלה: מערכת OPX – Orchestration Platform של חברת קוונטום מאשינס

חברת קוונטום מאשינס (QM – Quantum Machines) התל-אביבית גייסה 17.5 מיליון דולר כדי להאיץ את הפיתוח והאספקה של מערכות שליטה ובקרה במחשבים קוונטיים. הגיוס הובל על-ידי אביגדור וילנץ, חברת הראל ובהשתתפות המשקיעים הקודמים בחברה: LV Partners ו-Battery Ventures. חברת QM מתמקדת בפיתוח ובניית מערך הבקרה העוטף את המעבד הקוונטי, במטרה להקל על כתיבת תוכנות ועל קישוריות בין המחשב הקוונטי לבין מחשבים סטנדרטיים.

אביגדור וילנץ, אשר היה המשקיע העיקרי בחברת הבאנה לאבס שנמכרה לאינטל בדצמבר 2019, תמורת כ-2 מיליארד דולר, אמר שהחליט לתמוך בחברת QM לאחר שחזה בהתלהבות גדולה בפתרון של החברה מצידה של קהיליית המיחשוב הקוונטי. “המירוץ למחשב קוונטי מסחרי הוא אחד מהאתגרים הטכנולוגיים המלהיבים ביותר בדור שלנו. מטרתנו ב-QM היא להאיץ את המהפיכה ולהתבסס כשחקן חיוני בתעשייה המתפתחת הזאת”.

הגיוס הקודם של החברה בוצע בנובמבר 2018 ובמהלכו היא גייסה 5.5 מיליון דולר. קוונטום מאשינס הוקמה בתחילת 2018 על-ידי המנכ”ל ד”ר איתמר סיון, ד”ר יונתן כהן המשמש כטכנולוג הראשי של החברה וד”ר נסים אופק המשמש כסמנכ”ל המחקר. שלושתם דוקטורים לפיסיקה עם התמחות במיחשוב קוונטי ואלקטרוניקה קוונטית, אשר ביצעו את מחקריהם בתחום המחשוב הקוונטי, עם דגש על אלקטרוניקה קוונטית, במכון התת-מיקרוני בפקולטה לפיזיקה שבמכון וייצמן תחת הנחייתו של פרופ’ מוטי הייבלום.

מייסדי החברה מימין לשמאל: המנכ"ל איתמר סיון, סמנכ"ל טכנולוגיה יונתן כהן, סמנכ"ל מחקר נסים אופק
מייסדי החברה מימין לשמאל: המנכ”ל איתמר סיון, סמנכ”ל טכנולוגיה יונתן כהן, סמנכ”ל מחקר נסים אופק

מערכת Orchestration Platform של החברה (OPX) כוללת חומרה ותוכנה, ואחראית לקבל אלגוריתם קוונטי בשפת תכנות חדשה שהחברה פיתחה (QUA) – ולתרגם אותו לאותות הנשלחים למעבד הקוונטי. אותם אותות הם אלה שמריצים את האלגוריתם בפועל על המעבד. “המעבד הקוונטי מאוד רגיש, והדבר גורם להרבה טעויות בחישוב הקוונטי”, הסביר בעבר כהן ל-Techtime.

“כדי להשתמש בו בצורה אפקטיבית, רמת השליטה במערכת צריכה להיות גבוהה באופן קיצוני. אנחנו החברה הראשונה בעולם הממוקדת באופן מוחלט במערכות שיאפשרו כזאת רמה של שליטה. רוב המאמצים כיום ממוקדים בחומרה הקוונטית. אולם ככל שמגדילים את מספר יחידות הקיוביט של המעבדים, המורכבות של האלגוריתמים גדלה והמחשבים והתוכנה הקלאסיים המחוברים אל המערך הקוונטי, הופכים לצוואר הבקבוק של המערכת”.

שיתוף פעולה עם יבמ

לדברי המנכ”ל סיון, כבר היום יש לחברה לקוחות משלמים מחברות גדולות מאוד. בחודש שעבר הצטרפה QM אל קבוצת  IBM’s Q Network, שהוקמה על-ידי יבמ, לצורך שיתוף פעולה בין חברות הטכנולוגיה וקבוצות המחקר המובילות בעולם בפיתוח טכנולוגיות מיחשוב קוונטי. בינואר השנה היא קיבלה זריקת עידוד כאשר אחד מהמומחים המובילים בעולם בתחום העיבוד הקוונטי, פרופ’ אמיר יעקובי מאוניברסיטת הרווארד, הצטרף אל צוות הייעוץ המדעי של החברה.

יעקובי הצטרף להרווארד בשנת 2006, לאחר קבלת תואר דוקטורט ממכון וייצמן. כיום הוא גם חבר באקדמיה הלאומית למדעים בארה”ב. לדבריו, הרבה מאוד קבוצות מחקר וחברות בעולם בונות כיום מחשבים קוונטיים המבוססים על ארכיטקטורות שונות. “קוונטום מאשינס היא החברה הראשונה המפתחת את החומרה והתוכנה הדרושים כדי להשתמש באופן מעשי במעבדים קוונטיים”.

מהו מחשב קוונטי

מחשב קוונטי מבוסס על תכונות של חלקיקים קוונטיים. בפיסיקה של חלקיקים זעירים, אלקטרון  יכול להיות במספר מצבים שונים בו-זמנית (בהתאם להסתברויות שונות). מכאן שמחשב קוונטי המבוסס על יחידת בסיס הנקראת קיוביט (Quantum Bit) יכול להיות בו-זמנית ב-2 בחזקת n (המספר n מייצג את מספר הקיוביטים במחשב) מצבים בו-זמנית – ולספק בבת אחת מספר עצום של תוצאות לבעיה חישובית נתונה.

הדבר מאפשר לבצע במהירות עצומה חישובים רבים בעלי אלגוריתם זהה, כמו למשל עיבוד תמונה, סימולציות ופיענוח צפנים. מחשבים קוונטיים פותחים אפשרויות חדשות בתחומי האופטימיזציה והסימולציה, אליהן לא ניתן להגיע באמצעות המחשבים המוכרים לנו כיום. מכיוון שקריאת מידע קוונטי משפיעה על מצב החלקיק, מערכות חישוב קוונטיות יכולות לספק תקשורת עמידה בפני ציטוטים – מכיוון שכל ציטוט משפיע על המידע ומיד מתגלה.

החישוב הקוונטי נחשב למהפכני משום שהוא מפר במידה רבה את עקרון הבסיס עליו מושתת המחשב הסטנדרטי, שהוא יחידת החישוב הקלאסית “ביט”. יחידות החישוב (ביטים) במחשב רגיל מבוססות על רצפים בינאריים של 0 או 1, אולם במחשב קוונטי הביט הקוונטי יכול להימצא בסופרפוזיציה, כלומר גם ב-0 וגם ב-1 בו-זמנית. מכאן שבמערכת הכוללת הרבה ביטים קוונטיים, הם יכולים להיות בו-זמנית בכל הקומבינציות הבינריות. המשמעות היא שניתן להאיץ דרמטית של חישובים מסובכים, ולבצע חישובים שלא ניתן לבצע במחשב סטנדרטי, דוגמת פתרון הצפנת RSA המבוססת על פירוק של מספרים גדולים לגורמיהם הראשוניים – בזמן סביר.

קוונטום מאשינס מפתחת מערכת בקרת מחשב קוונטי

מייסדי החברה מימין לשמאל: המנכ”ל איתמר סיון, סמנכ”ל טכנולוגיה יונתן כהן, סמנכ”ל מחקר נסים אופק

חברת קוונטום מאשינס (Quantum Machines) התל-אביבית גייסה 5.5 מיליון דולר כדי לפתח מערכות שליטה ובקרה שיאפשרו שימוש במחשבים קוונטיים. המיחשוב הקוונטי, המבוסס על התכונות הקוונטיות של החומר, צפוי לחולל מהפיכה בתחומי המיחשוב, אולם עדיין קשה מאוד לממש מחשבים קוונטיים בקנה מידה תעשייתי. חברת QM החליטה להתמקד במערך הבקרה העוטף את המעבד הקוונטי, במטרה להקל על כתיבת תוכנות ועל קישוריות בין המחשב הקוונטי לבין מחשבים סטנדרטיים.

“העוצמה של מחשבים קוונטיים נובעת מהעושר והמורכבות שלהם”, הסביר מנכ”ל החברה, איתמר סיון. “אולם היתרונות האלה גם מקשים מאוד על ההפעלה שלהם. זו הבעיה שאנחנו מנסים לפתור”. החברה הוקמה בתחילת 2018 ומפתחת כיום את מערכת הבקרה OPERATOR-X, שאותה היא תנסה למכור לחברות הענק ולחוקרים באקדמיה המתמקדות כיום בפיתוח מעבדים קוונטיים. החברה הוקמה על-ידי ד”ר איתמר סיון, ד”ר יונתן כהן המשמש כטכנולוג הראשי של החברה וד”ר נסים אופק המשמש כסמנכ”ל המחקר, שלושתם דוקטורים לפיסיקה עם התמחות במיחשוב קוונטי ואלקטרוניקה קוונטית.

כיצד מדברים עם מחשב קוונטי

ההשקעה בוצעה על-ידי קרנות ההון סיכון TLV Partners ובטרי ונצ’רס. כיום החברה כוללת 8 עובדים, והיא מתכננת לגייס 8 נוספים בשנה הקרובה, מרביתם מהנדסים ופיסיקאים. המערכת שמפתחת QM כוללת חומרה ותוכנה, ולמעשה אחראית לקבל אלגוריתם קוונטי בשפת תכנות חדשה שהחברה מפתחת – ולתרגם אותו לאותות שנשלחים למעבד הקוונטי. אותם אותות הם אלה שמריצים את האלגוריתם בפועל על המעבד.

“המעבד הקוונטי מאוד רגיש, והדבר גורם להרבה טעויות בחישוב הקוונטי”, אמר כהן. “כדי להשתמש בו בצורה אפקטיבית, רמת השליטה במערכת צריכה להיות גבוהה באופן קיצוני. אנחנו החברה הראשונה בעולם שמפוקסת באופן מוחלט על פיתוח מערכות שיאפשרו כזאת רמה של שליטה. למרות שהמיחשוב הקוונטי מתפתח בקצב מהיר, עדיין יש הרבה אתגרים שצריך לפתור כדי שהמחשבים האלה יוכלו לפתור בעיות אמיתיות. רוב המאמצים ממוקדים בחומרה הקוונטית. אולם ככל שמצליחים להגדיל את מספר יחידות הקיוביט של המעבדים, המורכבות של האלגוריתמים גדלה והמחשבים וההתוכנה הקלאסיים הופכים לצוואר בקבוק”.

שלושתם ביצעו את מחקרם בשנים האחרונות בתחום המחשוב הקוונטי, בדגש על אלקטרוניקה קוונטית, במכון התת-מיקרוני בפקולטה לפיזיקה שבמכון וייצמן תחת הפרופ’ מוטי הייבלום. שם הם חקרו את הפוטנציאל של מערכות אלקטרוניות להפוך לביט קוונטי מוגן מפני שגיאות. אופק, סמנכ”ל מחקר ופיתוח, המשיך לאחר מכן לפוסט דוקטורט באוניברסיטת ייל, כאשר סיוון וכהן ניהלו לפני-כן מרכז יזמות במכון וייצמן למדע, אשר סייע לבעלי תארי דוקטור מהמכון להקים חברות סטארט-אפ בעלי עומק טכנולוגי.

מהו מחשב קוונטי

מחשב קוונטי מבוסס על תכונות של חלקיקים קוונטיים. בפיסיקה של חלקיקים זעירים, אלקטרון  יכול להיות במספר מצבים שונים בו-זמנית (בהתאם להסתברויות שונות). מכאן שמחשב קוונטי המבוסס על יחידת בסיס הנקראת קיוביט (Quantum Bit) יכול להיות בו-זמנית ב-2 בחזקת n (המספר n מייצג את מספר הקיוביטים במחשב) מצבים בו-זמנית – ולספק בבת אחת מספר עצום של תוצאות לבעיה חישובית נתונה.

הדבר מאפשר לבצע במהירות עצומה חישובים רבים בעלי אלגוריתם זהה, כמו למשל עיבוד תמונה, סימולציות ופיענוח צפנים. מחשבים קוונטיים פותחים אפשרויות חדשות בתחומי האופטימיזציה והסימולציה, אליהן לא ניתן להגיע באמצעות המחשבים המוכרים לנו כיום. מכיוון שקריאת מידע קוונטי משפיעה על מצב החלקיק, מערכות חישוב קוונטיות יכולות לספק תקשורת עמידה בפני ציטוטים – מכיוון שכל ציטוט משפיע על המידע ומיד מתגלה.

החישוב הקוונטי נחשב למהפכני משום שהוא מפר במידה רבה את עקרון הבסיס עליו מושתת המחשב הסטנדרטי, שהוא יחידת החישוב הקלאסית “ביט”. יחידות החישוב (ביטים) במחשב רגיל מבוססות על רצפים בינאריים של 0 או 1, אולם במחשב קוונטי הביט הקוונטי יכול להימצא בסופרפוזיציה, כלומר גם ב-0 וגם ב-1 בו-זמנית. מכאן שבמערכת הכוללת הרבה ביטים קוונטיים, הם יכולים להיות בו-זמנית בכל הקומבינציות הבינריות. המשמעות היא שניתן להאיץ דרמטית של חישובים מסובכים, ולבצע חישובים שלא ניתן לבצע במחשב סטנדרטי, דוגמת פתרון הצפנת RSA המבוססת על פירוק של מספרים גדולים לגורמיהם הראשוניים – בזמן סביר.