"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

IBM היא שיאנית הפטנטים החדשים ב-2018

בשנת 2018 הוסיפה IBM לקניין הרוחני שלה כ-9,100 פטנטים חדשים, מה שמציב אותה שוב, זו השנה ה-26 ברציפות, בראש טבלת הפטנטים העולמית, כך על פי מחקר מסכם שערך משרד הפטנטים האמריקני IFI,. כמחצית מהפטנטים שרשמה ענקית הטכנולוגיה ב-2018 קשורים לחדשנות בתחומי הבינה המלאכותית, מחשוב ענן, אבטחה, בלוקצ'יין ומחשוב קוונטי.

במקומות השני והשלישי, בפער משמעותי, ניצבות סמסונג ויצרנית המצלמות היפנית קאנון (Canon) עם 5,850 ו-3,056 פטנטים חדשים ב-2018 בהתאמה. בעשירייה הראשונה ניתן למצוא גם את אינטל (מקום רביעי עם 2,735 פטנטים חדשים), קבלנית הייצור הטייוונית TSMC (מקום שישי עם 2,465 פטנטים חדשים), מיקרוסופט (מקום שביעי עם 2,353 פטנטים חדשים), אפל (מקום תשיעי עם 2,160) ופורד (מקום עשירי עם 2,123 פטנטים חדשים).

בסך הכול, אישר משרד הפטנטים וסימני המסחר האמריקני (USPTO) בקשות לרישום 308,853 פטנטים חדשים ב-2018, ירידה של 3.5% בהשוואה ל-2017. מבחינת חלוקה לאזורים, החברות האמריקניות חתומות על כ-46% מהפטנטים החדשים, בעוד שהחברות באסיה והחברות באירופה אחראיות על כ-31% וכ-15% מהפטנטים החדשים בהתאמה. הסינים הוסיפו בשנה האחרונה כ-12,589 פטנטים חדשים, המהווים כ-4% בלבד מסך הפטנטים העולמי אך מדובר בעלייה של 15% בהשוואה ל-2017, וזאת בשעה שבכל יתר המדינות נרשמה ירידה ב-2018. הירידה הגדולה ביותר במספר הפטנטים, כ-7% נרשמה בתחום הסמיקונדטור.

מקור: IFI

מאות מהפטנטים החדשים של IBM – פותחו בישראל

על פי דו"ח שפרסמה IBM, מבין הפטנטים החדשים ב-2018 מעל 1,600 פטנטים היו בתחום הבינה המלאכותית, מעל 1,400 פטנטים אחרים עוסקים בתחומי האבטחה, ובתחום הענן נרשמו מעל 2,000 פטנטים.

מאות מהפטנטים שנרשמו ב-2018 מקורם במעבדות הפיתוח והמחקר של החברה בישראל. מעבדת המחקר של IBM בחיפה, הנחשבת למעבדה הגדולה ביותר של IBM מחוץ לגבולות ארצות הברית, היתה אחראית בין על פטנטים השייכים לפרויקט הדגל של החברה, Project Debater, מערכת בינה מלאכותית ראשונה מסוגה שמסוגלת לנהל ויכוח מול מתמודדים אנושיים. החוקרים הישראלים שהיו מעורבים בפרויקט רשמו פטנט על שימוש בלמידת מכונה לזיהוי תוכן התומך או מפריך טענה במסגרת ויכוח. פטנט זה, למשל, עתיד לסייע בשיפור האינטראקציה בין מכונות ובני אדם במסגרת שיחה חופשית. פטנט נוסף נרשם כחלק מפיתוח של מערכת חכמה לניהול מקורות מים, שמאפשרת לזהות, לאפיין ולנטר מידע באגמים ובמערכות אקולוגיות ימיות. הניתוח של המידע, תוך שימוש בטכנולוגיות ענן ו-IoT, יסייעו לתכנן ולשפר את פעילות ההגנה על מקורות מים בעולם.

מקור: IFI