IBM

"ה-Windows של כל המחשבים הקוונטיים"

פורסם בתאריך ע"י Techtime

מייסדי קדמה (מימין לשמאל: נתנאל לינדנר (CTO) דורית אהרונוב (מדענית ראשית) אסיף סיני (מנכ"ל). קרדיט: אייל טואג

חברת IBM, הנחשבת לאחת המובילות בתחום המחשוב הקוונטי, הכריזה כי תטמיע את פתרון תיקון השגיאות של חברת קדמה (Qedma) הישראלית כחלק אינטגרלי משירותי המחשוב הקוונטי בענן שהיא מציעה. האינטגרציה תאפשר ללקוחות העושים שימוש בשירותי המחשוב הקוונטי של IBM, כדוגמת חוקרים, מדענים ומפתחים, לבצע אופטימיזציה של האלגוריתמים הקוונטיים שלהם באמצעות הפלטפורמה של קדמה: למזער את שיעור השגיאות ולשפר את איכות התוצאות שהם מפיקים.

יכולות העיבוד של מעבדים קוונטיים נמדדות לפי מספר הקיוביטים (Qbit) שהם כוללים. לכאורה, ככל שמספר הקיוביטים גדול יותר, המעבד הקוונטי מסוגל לבצע פעולות חישוביות מורכבות יותר. "הגביע הקדוש" בתחום הקוונטי הוא השגת "יתרון קוונטי" – כלומר, פיתוח מחשב קוונטי חזק ויציב שיציג עליונות חישובית למול כל מחשב-על קלאסי בפתרון בעיות מרובות משתנים.

אולם, הדרך לשם אינה עוברת רק בהגדלת מספר הקיוביטים, אלא במתן מענה לאחד מהאתגרים הגדולים בתחום: ריבוי שגיאות. בשל אי-היציבות המובנית של קיוביטים ורגישות-היתר שלהם להפרעות, הם נוטים לייצר שגיאות אקראיות, ובמעבר המידע בין קיוביט לקיוביט השגיאה המקורית גדלה באופן מעריכי ולכן התוצאה הסופית שמפיק המעבד הינה לעיתים "רעש" חסר פשר.

שותפות רבת-שנים עם יבמ

חברת קדמה פיתחה פתרון QESEM – Quantum Error Suppression and Error Mitigation. מדובר בתוכנה (הנגישה כשירות בענן) המסייעת להפחית באופן דרמטי את שיעור השגיאות. המשתמש שולח את האלגוריתם הקוונטי אל הפלטפורמה של קדמה, והיא מריצה אותו מספר פעמים על גבי המעבד הקוונטי שבאמצעותו מעוניין המשתמש להריץ את האלגוריתם. ההרצה המקדימה הזו מאפשרת לפלטפורמה של קדמה לאפיין את "הרעש" שמייצר האלגוריתם הספציפי במעבד הקוונטי הספציפי.

האיפיון הזה מאפשר לתקן את האלגוריתם עצמו וגם לבצע כיול עדין של האופן בו המעבד הקוונטי מריץ את האלגוריתם, כדי לנטרל עד כמה שניתן את הרעש ולשפר את התוצאה הסופית. בשיחה עם Techtime הסביר מנכ"ל ומייסד-משותף של קדמה, ד"ר אסיף סיני: "הפלטפורמה שלנו יודעת לספק למשתמש אלגוריתם נקי בדיוק של 99%. בלי תוכנת תיקון שגיאות כמו שלנו לא ניתן יהיה להשיג יתרון קוונטי. עם זאת, חשוב לציין שאם השגיאה הראשונית שמייצר המעבד הינה גדולה, גם תיקון שגיאות לא יעזור כדי להשיג תוצאה בעלת ערך. אולם המעבדים הקוונטיים של יבמ ביצעו קפיצת מדרגה מאוד משמעותית".

השקה משותפת של קדמה ויבמ

המעבד הקוונטי המתקדם ביותר של יבמ, Heron, מהיר פי 5 מהדור הקודם (Eagle). הוא הושק בדצמבר 2023 וכולל 133 קיוביטים. בעת השקתו הדגישה יבמ שהמעבד החדש מאופיין בשיעור שגיאות נמוך. חברת קדמה משפת פעולה עם יבמ כבר מספר שנים, והשתיים ביצעו שורה של הדגמות והוכחות היתכנות. במהלך השקת Heron, הדגימה קדמה כיצד שילוב התוכנה שלה והמעבד של יבמ מאפשר לפתור את בעיית "סימולציה המילטוניאנית". מדובר בבעיה פיזיקלית סבוכה שמטרתה לחשב את סך האנרגיה של מקבץ אטומים. החל מגודל מסוים, הבעיה הזו נחשבת לבלתי פתירה באמצעות מחשב-על קלאסי.

סיני: "השותפות שלנו עם יבמ מבוססת על אמון רב שנים. הצגנו להם לאורך השנים את הפתרונות שלנו, והם התרשמו מהתוצאות. לבסוף הם החליטו לבצע אינטגרציה של המוצר שלנו ולהנגיש אותו לכל הלקוחות המשתמשים במחשבים הקוונטיים שלהם. לשיתוף הפעולה יש גם אופק קדימה". הפלטפורמה של קדמה מותאמת לעבודה עם סוגים שונים של קיוביטים, החל מקיוביטים המבוססים על מוליכי-על ועד יונים כלואים. "השאיפה שלנו היא להפוך למערכת ההפעלה האגנוסיטית של מחשבים קוונטיים, כמו מעמדה של Windows בעולם המחשבים האישיים".

חברת Qedma הוקמה ב-2020 על-ידי המנכ"ל ד"ר אסיף סיני, בוגר תלפיות, חוקר לשעבר ב-Magic Leap, ובוגר מכון וייצמן; המדענית הראשית פרופ' דורית אהרונוב מהאוניברסיטה העברית, הנחשבת לחוקרת קוונטים בעלת שם עולמי ועל-ידי ה-CTO של החברה, פרופ' נתנאל לינדנר מהטכניון, המתמחה במערכות קוונטיות מורכבות. החברה מעסיקה 27 עובדים, רובם בישראל.

IBM חנכה מחשב-על קוונטי עם מעבדים של 133 קיוביטים

פורסם בתאריך ע"י Techtime

חברת IBM, הנחשבת לאחת המובילות בתחום המחשוב הקוונטי, הכריזה על מעבד קוונטי חדש, IBM Quantum Heron, הכולל 133 קיו-ביטים, לעומת המעבד הקודם, Eagle, שכלל 127 קיו-ביטים. לדברי IBM, המעבד החדש מאפשר לבצע משימות חישוביות בתחומי הכימייה, הפיזיקה ומדע החומרים, שכבר אינן אפשריות לביצוע במחשבי-על קלאסיים.

המעבד החדש כבר זמין למשתמשים דרך שירות המחשוב הקוונטי בענן של IBM. בין הגופים שכבר מתנסים במעבד החדש ניתן למנות את משרד האנרגיה האמריקאי, הרווארד, האוניברסיטאות של טוקיו, וושינגטון וקולון וכן חברת Qedma הישראלית, המפתחת פתרונות תוכנה למחשוב קוונטי.

היבט משמעותי התורם לביצועיו של המעבד החדש הוא הארכיטקטורה שבה הוא בנוי, המשפרת פי חמישה את צמצום השגיאות לעומת Eagle. תיקון שגיאות הוא אחד האתגרים העיקריים בתחום העיבוד הקוונטי, וזאת מאחר שכל הפרעה אלקטרומגנטית ולו הזעירה ביותר עלולה לשנות את המצב הקוונטי של הקיוביט ולהוביל לשגיאות חישוביות. תיקון שגיאות במחשוב קוונטי מסובך יותר מאשר מתיקון שגיאות במחשוב קלאסי, וזאת בשל מגבלות פיזיקליות הקשורות לאופיו של העולם הקוונטי. משום כך, היכולת לצמצם ולתקן שגיאות הוא אחת ההיבטים העיקריים המכתיבים את הביצועים של המעבד הקוונטי, ולא רק מספר הקיוביטים.

IBM חנכה גם מחשב קוונטי חדש, IBM Quantum System Two, הממוקם בעיירה יורקסטאון הייטס במדינת ניו יורק, המתבסס על 3 מעבדי Heron. המחשב מתנשא לגובה של 5 מטר והוא פועל בתנאי ואקום ובטמפרטורה נמוכה מ-270- מעלות, נמוך יותר אף מהטמפרטורה השרויה בחלל. מדובר במחשב מודולרי ש-IBM מתכננת לשדרג בחמש השנים הקרובות עם מעבדים חדשים.

מיליארד פעולות במעגל קוונטי

קצב ההתקדמות בתחום המחשוב הקוונטי נמדד בדרך כלל במספר הקיוביטים שכולל המעבד הקוונטי. לדברי IBM, המחשב הקוונטי המודולרי, המאפשר שילוב בין מספר רב של מעבדים קוונטיים ובכך מהווה פלטפורמה ל"מחשב-על קוונטי", מצריך לבחון את ההתקדמות בתחום במונחים של מספר פעולות למעגל קוונטי. בשנת 2024 המחשב של IBM יוכל לבצע 5,000 פעולות במעגל קוונטי אחד. בעתיד המחשב יוכל להגיע ל-100 מיליון פעולות במעגל קוונטי אחד. לפי מפת הדרכים של IBM, ב-2033 המחשב יוכל לבצע מיליארד פעולות במעגל קוונטי אחד.

בחודש יוני פרסמו חוקרי IBM מאמר בירחון המדעי Nature, שהראה כי המעבד הקוונטי הקודם של החברה, Eagle, הוכיח את יכולתו לבצע סימולציה מדויקת של מרכיבי חומרים, משימה חישובית מורכבת שמחשבים קלאסיים מתקשים לבצע. סימולציות מעין אלה עשויות לאפשר פיתוח של דשנים ירוקים יותר, סוללות יעילות יותר ותרופות חדשות.

מחשב-העל הקוונטי שחנכה IBM בניו-יורק:

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

פורסם בתאריך ע"י yochais

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

פורסם בתאריך ע"י yochais

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