האם אנחנו בדרך לאפוקליפסה קוונטית?

ה-BBC פרסם השבוע כתבה עם הכותרת: "האם הקוונטום יהיה גדול מה-AI", והתחיל אותו עם משפט שמתאים לנושא של השבוע: "ישנו פתגם בקרב כתבי הטכנולוגיה, אתה יכול להסביר באופן מדויק מהו קוונטום או בדרך שאנשים יבינו מה זה, אבל אי אפשר את שניהם". ואכן מחשוב קוונטי הוא אולי הנושא שהכי קשה להסביר.

מה זה בכלל מחשוב קוונטי?

מכינה קוונטית היא תורה פיזיקלית שמתארת את התנהגות הטבע בקנה מידה מאוד קטנים או בטמפרטורות מאוד נמוכות, עם השלכה על תחומי הפיזיקה בכל מיני סקאלות. התאוריה הזאת מספקת תיאור כמותי ויכולת ניבוי של כל מיני תופעות שהפיזיקה הקלאסית לא יודעת להסביר.

עד לפני כמה עשרות שנים זה היה רק תיאור פיזיקלי, אבל בשנים האחרונות זה הופך להיות תאוריה מחשבית - שאפשר בעזרתה להפעיל חישוביות מסוג חדש. אנחנו מכירים את המחשב הקלאסי, אבל לצידו הוקם גם המחשב הקוונטי וההבדל מתחיל מהיחידה הכי בסיסית - הביט. שבתוך המחשב הקלאסי יכול להיות או 0 או 1, מכאן צומחים כל החישובים, אבל קיוביט, היחידה הבסיסית של המחשוב הקוונטי, יכולה להיות גם 0 וגם 1 בערכים שונים. לכן קוראים לו סופר-פוזיציה, והוא יכול להיות גם וגם, וזה מאפשר לו לבצע חישובים באופן אחר, מהיר ומקבילי יותר ממחשוב רגיל. הדוגמה הכי מוכרת היא הניסוי של החתול של שרדינגר, שהמסקנה שלו היא שהחתול הוא גם חי וגם מת, עד שהוכח מה התוצאה של הניסוי.

שלוש גישות לבניית מחשוב קוונטי

הגישה של גוגל ו-IBM אומרת - אנחנו נייצר קיוביטים, כלומר אותן יחידות חישוב עם סופר-פוזיציה. הן יכולות להיות גם 0 וגם 1 בעזרת מעגלים של מוליכי על, חומרים שמוליכים חשמל עם התנגדות אפס, כשהם מקוררים לטמפרטורות נמוכות במיוחד, ואז המצבים הקוונטים מקודדים בתוך זרימת הזרם החשמלי במעגלים האלה. הם יכולים לבצע פעולות קוונטיות עם חישובים במהירות אדירה, מה שהופך אותם למתאימים לאלגוריתמים מורכבים, ויחסית קל לייצר אותם עם טכניקות ייצור קיימות של מוליכים למחצה, לכן אפשר להרחיב אותם ולבנות איתם מחשבים קוונטיים גדולים יותר ולהמשיך להרחיב. עם זאת, אנחנו צריכים לקרר אותם לאפס המוחלט, מינוס 273 מעלות צלזיוס, לכן מערכות הקירור הן מאוד יקרות.

המצב השני זה מחשבי קוונטום שמבוססים על קיוביטים של יונים לכודים, חלקיק טעון של אטום. הם תלויים בשדות אלקטרו-מגנטיים בתוך תא ואקום, וקרני לייזר מבוקרות מנהלות אותן. כל יון זהה לכל יון אחר של אותו יסוד, וכך הקיוביטים הם דומים ומושלמים בלי שינויים בייצור.

המצב השלישי הוא מערכת קוונטום מבוססת קיוביטים פוטונים, חלקיק אור, גם איתם אפשר לייצר מערכות מחשוב קוונטיות. הן פועלות בטמפרטורת החדר. הן מתאימות לרשתות סיבים אופטיים, מה שאומר שזה הרבה יותר אטרקטיבי ליישומי תקשורת למשל, אבל הם מתמודדים עם אתגרים משמעותיים באינטראקציות בין הפוטונים.

שנת 2025 הייתה שנה משמעותית לתחום. גוגל הציגה את ווילו, מעבד קוונטי חדש שפתר ב-5 דקות מה שלמחשב-על היה לוקח 10 קוודריליון שנים. אבל גם שאר החברות המסחריות התקדמו מאוד, למעשה לפני 2025 המומחים דיברו על כמה עשורים עד שיהיה שימוש אמיתי במחשב כזה, וכעת זה צומצם לכמה שנים בודדות.

הסיכון הגדול

למרות כל האופטימיות על היכולות של מחשוב קוונטי לפתור בעיות אמיתיות של העולם, יש לו גם סיכונים. אחד מהם הוא היכולת התאורטית לפרוץ כל הצפנה שקיימת. האתר Wired לפני כמה חודשים פרסם מאמר עם כותרת די מבהילה: "אפוקליפסת הקוונטום כבר מגיעה. תהיו מאוד מאוד מפוחדים". כי בעצם כל האינטרנט החשוב שאנחנו רגילים להשתמש בו, כמו מידע בנקאי, מידע ציבורי, מידע רפואי וכו', הכל אמור להפסיק לעבוד. אם יש בעולם טכנולוגיה נגישה שמאפשרת לפרק כל סיסמה, אין יותר כרטיס אשראי באינטרנט, ואין יותר ביטחון למידע סודי. אחד המקומות הכי בעייתיים הוא עולם הקריפטו - שם כל מה שיש הוא הצפנה. הכול אנונימי ואין ממי לתבוע את הכסף אם הוא נגנב.

יש לציין שמדובר בהליך יקר מאוד ומסובך - לכן כנראה שלא ינסו לגנוב את הפרטים האישיים שלכם, אבל גורם כמו ממשלה עם תקציב גדול ויכולות עלול להשתמש בו כדי לשתק מדינה אחרת.

רוצים לדעת מה קורה בטק רגע לפני כולם? הצטרפו לקבוצת הפייסבוק של "בזמן שעבדתם" או בקרו אותנו באינסטגרם

>> בזמן שעבדתם, פרק 243 - מתי ייפול המשטר האיראני? בפלטפורמות החיזוי כנראה יודעים