בקפיצת מדרגה משמעותית לתחום המחשוב הקוונטי, לפי הדיווחים, גוגל יצרה מחשב קוונטי שיכול לבצע חישובים ברגעים בלבד שייקח למחשבי העל המתקדמים ביותר בעולם כמעט חצי מאה לעיבוד.
החדשות, עשויות לסמן רגע ציון בהתפתחות הטכנולוגיה המתפתחת הזו.
מחשוב קוונטי, מדע שמנצל את המוזרויות של הפיזיקה הקוונטית, נותר תחום שזז במהירות וקצת שנוי במחלוקת.
מחשבים קוונטיים טומנים בחובם הבטחה עצומה למהפכה במגזרים כמו מדעי האקלים וגילוי תרופות. הם מציעים מהירויות חישוב הרבה מעבר לאלו של מקביליהם הקלאסיים.
חסרונות פוטנציאליים של מחשוב קוונטי
עם זאת, טכנולוגיה מתקדמת זו אינה חפה מחסרונות פוטנציאליים. מחשבים קוונטיים מציבים אתגרים משמעותיים עבור מערכות ההצפנה העכשוויות, ובכך ממקמים אותם במקום גבוה ברשימת דאגות הביטחון הלאומי.
הדיון השנוי במחלוקת נמשך. המבקרים טוענים שלמרות אבני הדרך המרשימות, המכונות הקוונטיות הללו עדיין צריכות להפגין יותר פרקטיות מחוץ למחקר האקדמי.
יכולות מדהימות של המחשב הקוונטי של גוגל
האיטרציה האחרונה של גוגל למכונת הקוונטים שלה, המעבד הקוונטי Sycamore, מכילה כיום 70 קיוביטים. זהו קפיצה משמעותית מ-53 הקיוביטים של הגרסה הקודמת שלו. זה הופך את המעבד החדש לחזק פי 241 מיליון יותר מהדגם הקודם.
מכיוון שכל קיוביט יכול להתקיים במצב של אפס, אחד או שניהם בו זמנית, היכולת לאחסן ולעבד רמה זו של מידע קוונטי הוא הישג שאפילו המחשב הקלאסי המהיר ביותר, מהיר או איטי ככל שיהיה, אינו יכול להשתוותו.
צוות גוגל, במאמר שפורסם בשרת ה-pre-print arXiv, ציין: "מחשבים קוונטיים טומנים בחובם הבטחה לביצוע משימות מעבר ליכולת של מחשבים קלאסיים. אנו מעריכים את העלות החישובית מול שיטות קלאסיות משופרות ומוכיחים שהניסוי שלנו הוא מעבר ליכולות של מחשבי-על קלאסיים קיימים".
אפילו המחשבים הקלאסיים המהירים ביותר כיום, כמו מחשב העל Frontier המבוסס בטנסי, אינם יכולים להתחרות בפוטנציאל של מחשבים קוונטיים. המכונות המסורתיות הללו פועלות בשפת הקוד הבינארי, מוגבלת למציאות דו-מצבית של אפסים ואחדות. אולם הפרדיגמה הקוונטית מתעלה על מגבלה זו.
כוח מהפכני
עדיין לא ברור כמה עלה המחשב הקוונטי של גוגל ליצור. בלי קשר, התפתחות זו בהחלט טומנת בחובה את ההבטחה לכוח חישובי טרנספורמטיבי.
לדוגמה, לפי צוות גוגל, ייקח למחשב העל Frontier רק 6.18 שניות כדי להתאים לחישוב ממחשב 53 קיוביטים של גוגל. עם זאת, לאותה מכונה ייקח 47.2 שנים מדהימות כדי להתאים לחישוב שבוצע על ידי מכשיר ה-70 קיוביטים האחרון של גוגל.
עליונות קוונטית
מומחים רבים בתחום שיבחו את הצעדים המשמעותיים של גוגל. סטיב ברירלי, מנכ"ל חברת הקוונטים ריברליין, הממוקמת בקיימברידג', תייג את הקידום של גוגל כ"אבן דרך מרכזית".
הוא גם הוסיף: "המריבה אם הגענו, או באמת יכולנו להגיע, לעליונות הקוונטית נפתרה כעת".
באופן דומה, פרופסור ווינפריד הנסינגר, מנהל מרכז סאסקס לטכנולוגיות קוונטיות, שיבח את גוגל על פתרון בעיה אקדמית ספציפית שקשה לחשב אותה במחשב רגיל.
"ההדגמה האחרונה שלהם היא עוד הדגמה רבת עוצמה לכך שמחשבים קוונטיים מתפתחים בקצב קבוע", אמר פרופסור הנזינגר.
הוא הדגיש כי הצעד הקריטי הקרוב יהיה יצירת מחשבים קוונטיים המסוגלים לתקן את השגיאות התפעוליות הטבועות בהם.
בעוד ש-IBM עדיין לא הגיבה על העבודה האחרונה של גוגל, ברור שההתקדמות הזו בתחום המחשוב הקוונטי משכה את תשומת לבם של חוקרים וחברות ברחבי העולם. זה יפתח סיכויים חדשים ותחרות בהתפתחות הטכנולוגיה החישובית. תנו למשחקים להתחיל!
עוד על מחשוב קוונטי
מחשוב קוונטי, קפיצת מדרגה יוצאת דופן בהתקדמות הטכנולוגית, טומן בחובו את הפוטנציאל להגדיר מחדש את יכולות החישוב שלנו. רותמת את החוקים המוזרים אך המרתקים של הפיזיקה הקוונטית, היא עשויה לעלות בהרבה על מחשבים קלאסיים בפתרון סוגים מסוימים של בעיות.
יסודות המחשוב הקוונטי
מחשבים מסורתיים פועלים על בסיס ביטים, שיכולים להיות במצב של 0 או 1. מחשבים קוונטיים, לעומת זאת, פועלים על ביטים קוונטיים, הידועים כקיוביטים. שלא כמו ביטים מסורתיים, קיוביט יכול להתקיים בשני המצבים בו זמנית, הודות לעיקרון קוונטי הנקרא סופרפוזיציה.
סופרפוזיציה מגדילה את כוח המחשוב של מחשב קוונטי באופן אקספוננציאלי. לדוגמה, שני קיוביטים יכולים להתקיים בארבעה מצבים בו זמנית (00, 01, 10, 11), שלושה קיוביטים בשמונה מצבים וכן הלאה. זה מאפשר למחשבים קוונטיים לעבד מספר עצום של אפשרויות בבת אחת.
עיקרון קוונטי נוסף שמנצלים מחשבים קוונטיים הוא הסתבכות. קיוביטים סבוכים קשורים קשר עמוק. שנה את המצב של קיוביט אחד, והמצב של השותף המסובך שלו ישתנה באופן מיידי, לא משנה המרחק. תכונה זו מאפשרת למחשבים קוונטיים לעבד חישובים מורכבים בצורה יעילה יותר.
יישומים של מחשבים קוונטיים
המאפיינים יוצאי הדופן של מחשוב קוונטי הופכים אותו לאידיאלי לפתרון בעיות מורכבות שמחשבים קלאסיים נאבקים איתן.
קריפטוגרפיה היא תחום בולט שבו מחשוב קוונטי יכול לעשות הבדל משמעותי. היכולת לחשב מספרים גדולים במהירות הופכת את המחשבים הקוונטים לאיום על מערכות ההצפנה הנוכחיות, אך גם פותחת את הדלת לפיתוח שיטות הצפנה קוונטית מאובטחות יותר.
בתחום הרפואה, מחשוב קוונטי יכול לאפשר מודלים של מבנים מולקולריים מורכבים, ולהאיץ את גילוי התרופות. סימולציות קוונטיות יכולות להציע תובנות לגבי חומרים ותהליכים חדשים שעשויים לקחת שנים לגלות באמצעות ניסויים.
אתגרים במחשוב קוונטי
למרות הפוטנציאל המבטיח שלו, מחשוב קוונטי אינו חף מאתגרים. מצבים קוונטיים הם עדינים, ושמירה עליהם לאורך זמן מעשי - המכונה קוהרנטיות קוונטית - היא מכשול משמעותי. ההפרעה הסביבתית הקלה ביותר עלולה לגרום לקיוביטים לאבד את מצבם, תופעה המכונה דה-קוהרנטיות.
תיקון שגיאות קוונטי הוא עוד אתגר מרתיע. בשל השבריריות של קיוביטים, יש סיכוי גבוה יותר להתרחש שגיאות בחישובים קוונטיים מאשר בקלאסיים. פיתוח שיטות יעילות לתיקון שגיאות שאינן דורשות מספר עצום של קיוביטים נותר מוקד מרכזי בחקר המחשוב הקוונטי.
העתיד של מחשוב קוונטי
בעוד המחשוב הקוונטי עדיין בחיתוליו, הקצב המהיר של החדשנות מסמן עתיד מבטיח. ענקיות טכנולוגיה כמו יבמ, גוגל ומיקרוסופט, כמו גם חברות סטארט-אפ רבות, עושות צעדים משמעותיים במחקר המחשוב הקוונטי.
בשנים הקרובות, אנו יכולים לצפות שמחשבים קוונטיים ימשיכו לצמוח בהספק ובאמינות. עליונות קוונטית - נקודה שבה מחשבים קוונטיים עולים על מחשבים קלאסיים ביכולות חישוביות - עשויה להיות קרובה יותר ממה שאנו חושבים.
מחשוב קוונטי מייצג גבול מרגש, המבטיח לעצב מחדש את האופן שבו אנו מתמודדים עם בעיות מורכבות. ככל שהמחקר והפיתוח נמשכים, אנו מתקרבים יותר למיצוי מלוא הפוטנציאל של הטכנולוגיה המהפכנית הזו.