IBM מדווחת היום (ה') על פריצת דרך מדעית שיש לה גם פוטנציאל מסחרי לא מבוטל: בעזרת התוכנה והאלגוריתמים של החברה הישראלית קדמה (Qedma), הצליחה IBM להתעלות באמצעות המחשב הקוונטי שלה על ביצועי מחשב-העל החזק בעולם בעל 700 אלף מעבדי ליבה, ולבצע ניסוי מורכב בתחום הפיזיקה.
● פרשנות | מטא רוצה להתחרות בענן של אמזון וגוגל - ומשלמת על כך מחיר כבד
● בלעדי | בניגוד לפרסומים: OpenAI לא תפתח משרד בארץ. תשווק מוצרים לישראל מרחוק
את הניסוי ביצעה IBM על גבי שבב קוונטי שפותח על-ידה בטכנולוגיית מוליכי-על, ובו 72 קיוביטים פיזיים, כלומר יחידות שונות המאפשרות לבצע חישובים שונים במקביל.
עד כה בוצעו ניסויים גם על-ידי חברות מתחרות ל-IBM כמו גוגל או קוונטינוום, אך אלה לא הצליחו להתעלות על מחשבי-על סטנדרטיים בשל ה"רעש" שכרוך בחוסר היציבות של החלקיקים בחישוב הקוונטי - כמו אלקטרונים, יונים או פוטונים.
התוכנה של החברה הישראלית קדמה הצליחה לנטרל את אותם רעשים במהלך הניסוי ובכך לספק ל-IBM היקף חישוב שטרם נראה בניסויים מדעיים, השווה ערך ל-74 קיוביטים לוגיים, כלומר יחידות עיבוד נקיות מרעש.
להימצא בשני מקומות במקביל
כדי לבחון את התוצאות של הבדיקה הפיזיקלית, נערכה עבודה דומה עם מחשב של חברת קוונטינוום (Quantinuum) הפועל בשיטה אחרת לחלוטין מזה של IBM: מחשוב קוונטי המבוסס על מניפולציה של יונים כלואים. התוצאות היו זהות, מה שהסב ביטחון בקרב אנשי IBM וקדמה, שעכשיו פונים כדי לפרסם זאת כמחקר מדעי באחד מהמגזינים המדעיים הגדולים.
הקושי לייצר חישוב קוונטי יציב שהציגו עד כה ענקיות כמו גוגל, מיקרוסופט ו-IBM טמון במדע הקוונטי עצמו, שמבקש לנצל את התכונה המפתיעה והלא-טריוויאלית של חלקיקים מיקרוסקופיים כמו יונים, חלקיקי האטום או פוטונים, והיא להימצא במקביל בשני מקומות בעת ובעונה אחת.
אינטואיטיבית, זו תכונה שקשה להבין - מאחר שהיא לא מאפיינית עצמים גדולים, אך ברמה שמתחת למולקולה היא הוכחה מדעית, וכבר היום חברות שמפתחות מחשבים קוונטיים מעידים על קיומה. דמיינו מטבע שמסתובב במהירות: אם תעצרו אותו הוא יראה רק צד אחד - עץ או פלי - אך בזמן הסיבוב הוא מראה את שני צדדיו במקביל.
מהפכה בדרך שבה עובד המחשב
חלקיקים שיודעים להימצא בכמה מקומות במקביל עשויים לחולל מהפכה בדרך שבה עובד המחשב הקיים כבר מאז המאה שעברה: במקום לעבד מידע בהתבסס על מתח חשמלי משתנה שמבדיל בין אפס לאחד, ניתן לקבל את כל קשת האפשרויות שבין אפס לאחת על-ידי ניצול התכונה של יון או פוטון להתנהג בבת-אחת כמו אפס ואחד, או במקביל גם כל מספר שנמצא על הרצף בין אפס ואחת.
חלקיק אחד כזה המייצג כמה מספרים בעת ובעונה אחת מכונה "קיוביט" - יחידת העיבוד הזעירה ביותר במחשב הקוונטי, המקבילה ל"ביט" במחשב הקלאסי.
בשל העובדה שקיוביט מייצג כמה מספרים בבת-אחת, הוא מסוגל לבצע כמות חישובים גדולה הרבה יותר מהביט הרגיל, ובמקום לעשות זאת באופן טורי - אחד אחרי השני - כפי שעובד המחשב הרגיל, המחשב הקוונטי יוכל לעבד את כל המידע הזה באופן מקבילי, בו-זמנית באותו הרגע.
זו הסיבה שפיתוח מולקולת תרופה חדשה תתקצר מתהליך של שנים לדקות - באמצעות ניסוי וירטואלי שייערך בתוככי המחשב יחשב את כל האפשרויות להיתכנות המולקולה ולתגובות שהיא תיצור במקביל עם מולקולות אחרות.
תדמית של פרויקט ניסיוני
השם המוכר ביותר בתעשית הקוונטום הוא IBM, על אף התדמית המיושנת לה זוכה החברה. בעבר עמדה IBM מאחורי מהפכות טכנולוגיות רבות, אך איבדה את הדומיננטיות כשלא זיהתה תחרות בזמן, כמו למשל שליטתה בתחום המחשוב, שאיבדה לטובת אינטל ולנובו; או מהפכת הבינה המלאכותית, שם ווטסון איבד את הבכורה ל- ChatGPT ודומיו. עם זאת, כיום נחשבת IBM לחברה המובילה בפיתוח מחשב קוונטי: היא חשפה מעבד בשם נייטהוק (Nighthawk) שמציג 120 קיוביטים פיזיים.
ההכרזות של IBM, גוגל ו-IonQ נשמעו מרשימות ומבטיחות, אך קיים פער בינן לבין המציאות - גם עם 50, 100 או 1,000 קיוביטים לא ניתן לעשות הרבה. המחשבים הקוונטיים של IBM ואפילו השבב החדש של גוגל עדיין לא יעילים מספיק כדי להתחרות במחשבי-העל של אנבידיה, ולכן הם עדיין זוכים לתדמית של פרויקט ניסיוני.
"החלקיקים הקוונטיים הם כל-כך זעירים, והעדינות שנדרשת כדי לשלוט בהם ולכייל אותם היא כל כך גבוהה, עד שרמת הדיוק של הקיוביטים היא נמוכה - עד כדי כך שאחוז הטעויות הגבוה שלהן גורם לכך שהמחשבים שעליהם הם מבוססים פשוט לא עובדים", אומר ד"ר אסיף סיני, מנכ"ל חברת הקוונטום קדמה.
לדבריו, "כל אחד מהקיוביטים הללו טועה בערך אחוז אחד מהזמן, ואם הם עובדים יחד, הם מזינים זה את זה בשגיאות, והמחשב הופך ללא שימושי. ברמת הטעות הזו, כדי שיתקיים מחשב מתפקד, צריך לפחות 100 אלף קיוביטים פיזיים - לכן התעשייה מבינה שהאתר המרכזי שלה כיום הוא הורדת שיעור הטעויות, או 'הרעש', כפי שהוא מכונה".
"רגע ה-ChatGPT של הקוונטים"
גם אם לא ניתן כיום לרכוש מחשב קוונטי יעיל במחיר סביר, להתקין אותו בכל משרד ולבצע עמו חישובים פורצי גבולות, השוק כולו נושא את עיניו אל הנקודה הריאלית והמיידית יותר, אותה נקודה בזמן שתוכיח שקיים מחשב קוונטי חזק יותר מכל סימולציה וירטואלית שניתן לבצע באמצעי המחשוב הקיימים.
רבים מכנים אותה "היתרון הקוונטי" - או "רגע ה-ChatGPT של הקוונטים" - די בדומה לבינה המלאכותית, שבפעם הראשונה, לאחר עשרות שנים של פיתוח במעבדות, הפכה בבת-אחת לסנסציונית בנובמבר 2022 עם חשיפת הגרסה הראשונה של מנוע השיחה האוטונומי על-ידי ענקית התוכנה OpenAI, שהייתה עד אז חברה אלמונית.
ד"ר סיני מסביר כי הניסוי פורץ הדרך שערך עם IBM אומנם לא מהווה הוכחה לפריצת דרך מסחרית, אך הוא מבשר אותה במידת מה. "מדובר ביתרון קוונטי מדעי, אך כזה שמבשר על ההיתכנות להגיע לפריצת דרך מסחרית בתוך כשלוש שנים", הוא אומר. "זו ראשית המהפכה, כמו תחילתו של עקומת 'מקל ההוקי'. מכאן והלאה, לאחר שהוכחנו היתכנות, המהנדסים שלנו כבר רואים את התוצאה לנגד עיניהם".
קדמה (Qedma), חברת הסטארט-אפ של יוצאי האוניברסיטה העברית בראשותו של ד"ר אסיף סיני ועמיתתו פרופ' דורית אהרונוב, פיתחו אלגוריתמים המאפשרים לנקות את הרעשים בקיוביטים הפיזיים באמצעות מנגנון מבוסס על אופטימיזציה של מדידות הנערכות לאורך זמן אחת אחרי השנייה, כך שהחישוב נעשה אומנם באופן מעט יותר איטי, אך משיג רמת דיוק גבוהה מהממוצע בתעשייה.
