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."
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:
