יבמ מציעה מחשוב קוונטי כשירות

מעבדות המחקר של יבמ (IBM) מעמידות לשימוש הציבור הרחב את מערכות המחשוב הקוונטי המפותחות על ידי הענק הכחול.

פלטפורמת המחשוב הקוונטי מסופקת באמצעות ענן המחשוב של החברה, ממרכז המחקר על שם תומאס ווטסון, השוכן בניו יורק. חוקרי הענק הכחול צופים כי אפשרות הגישה למעבדים קוונטיים תפתח עידן חדש של מחשוב. מחשב קוונטי אוניברסלי, כאשר ייבנה במלואו, יהווה אבן דרך בהיסטוריה של ה-IT והוא עשוי לסייע לפתור שורת בעיות שמחשבים רגילים אינם מסוגלים לטפל.

הפלטפורמה, ששמה "החוויה הקוונטית", תאפשר למשתמשים להריץ אלגוריתמים ולערוך ניסיונות בסביבת המעבד החדש, תוך עבודה עד לרמת הסיביות הקוונטיות (qubits), והתנסות בסימולציות של האפשרויות הנפתחות בעזרת מחשוב קוונטי.

המעבד הקוונטי של יבמ בנוי מחמש סיביות קוונטיות, בעלות יכולות של מוליכות-על. זהו השלב המתקדם אליו הגיעו חוקרי יבמ בפיתוח ארכיטקטורה, אותה ניתן יהיה להרחיב גם למערכות גדולות יותר. מחשב קוונטי שכזה יהיה ניתן לתכנות על מנת לבצע כל משימת מחשוב, ויהיה מהיר אקספוננציאלית בהשוואה למחשבים קלאסיים.

מחשב כזה אינו קיים עדיין, אולם יבמ חוזה כי בעשור הקרוב יפעלו כבר מערכות קוונטיות בגודל בינוני, שיכללו 50-100 סיביות קוונטיות. מחשב קוונטי בעל 50 סיביות קוונטיות, יציע יכולות שהן מעל ומעבר למערכות מחשבי-העל החזקות ביותר המוכרות כיום. יישומים דוגמת אופטימיזציה של מערכות וכימיה חישובית – יהיו בין תחומי השימוש הראשונים במחשבים החדשים.

השוני ממחשב רגיל

מחשבים קוונטיים שונים מהותית מאלה המוכרים לנו כיום, לא רק במראה החיצוני או בחומרים מהם הם בנויים – אלא גם, ובאופן חשוב יותר, בכושר הביצוע שלהם. ביבמ מעריכים כי השימוש שתעשה הקהילה המדעית במערכות קוונטיות, תאפשר לחוקרים להאיץ את קצב החדשנות בתחום הקוונטי, ולגלות יישומים חדשים לטובתם ניתן לרתום את הטכנולוגיה המתפתחת.

העידן הבא של המחשוב

חוק מור (Moore), החוזה מחזורים שיטתיים של הכפלת כמות הטרנזיסטורים על גבי שבב בודד ויחד עימה גם הכפלת הביצועים, הולך ומתקרב למיצוי מלוא פוטנציאל המזעור האפשרי. מחשוב קוונטי צפוי להיות אחת הטכנולוגיות שתאפשר עידן חדש בתחומים רבים. הקפיצה במחשוב עשויה להוביל לגילוי תרופות חדשות, לאפשר אבטחה מלאה של מערכות מחשוב ענן, או לפתח יישומים חדשים בתחומי הבינה המלאכותית. היא מניחה תשתית לפיתוח חומרים חדשים, ולחיפוש במאגרים גדולים, במיוחד ביישומי Big Data.

מידע קוונטי מאופיין במבנה שביר ועדין במיוחד, ונדרש להגנה מפני שגיאות העלולות לנבוע מחום אליו חשוף המעבד, כמו גם מקרינה אלקטרו-מגנטית. אותות המידע הזה נשלחים אל תוך ומתוך סביבה מקוררת בחנקן נוזלי, תוך מדידת הפעילות על גבי המעבד.

מפיזיקה מסורתית – אל עולם הקוונטים

הפיזיקה הקלאסית מגדירה את חוויית היומיום שלנו, מדריכה את האינטואיציה שלנו, ומעצבת את האופן שבו אנו מעבדים מידע. אלא שהטבע בכלל והרמה האטומית בפרט, נשלטים על ידי מערכת אחרת של חוקים – מכניקת הקוונטים. התפיסה הזאת אינה ניתנת להשגה באמצעות מחשבים קלאסיים, והם אינם מסוגלים לפתור בעיות הקיימות בטבע שבהן יש למכניקת הקוונטים תפקיד. כך לדוגמה, מתקשים מחשבים קלאסיים להבין כיצד מתנהגות מולקולות – ולחזות את אופן ההתנהגות שלהן לאורך זמן.

כדי להתגבר על הבעיה זו, ב-1981 ריצ'ארד פיינמן, חתן פרס נובל לפיזיקה (1965) – הציע לבנות מחשבים המבוססים על חוקי מכניקת הקוונטים.

מחשבים קוונטיים פועלים באורח שונה מהיסוד מהמחשבים המוכרים כיום. מחשב רגיל עושה שימוש בסיביות על מנת לעבד מידע, כשכל סיבית מייצגת "אפס" או "אחד". בניגוד לכך, סיבית קוונטית מסוגלת לייצג "אפס", "אחד", או את "שניהם בו זמנית" – מה שמוכר כ"סופר-פוזיציה". תכונה זו, יחד עם אפקטים קוונטיים נוספים, מאפשרים למחשבים קוונטיים לבצע חישובים מסוימים בקצב מהיר הרבה מעבר לזה שאפשרי במחשבים קלאסיים.

פלטפורמת המחשוב הקוונטי היא אחד ממיזמי הליבה של מכון יבמ לקידום גבולות המחקר המדעי, IBM Research Frontiers Institute. המכון פועל כ"קונסורציום המפתח ומשתף טכנולוגיות מחשוב פורצות דרך, על מנת לקדם חדשנות העתידה לשנות את פני העולם".