מחשוב קוונטי בשפה פשוטה: מה זה קיוביט, ולמה זה לא סתם מחשב מהיר יותר

המחשב שעליו אתם קוראים את זה, וגם הטלפון שבכיס, עובדים עם ביטים. ביט הוא יחידת מידע שיכולה להיות 0 או 1, כמו מתג שדולק או כבוי. כל מה שהמחשב עושה, מסרטון ועד אקסל, מתורגם בסוף לרצפים של אפסים ואחדים.

מחשב קוונטי עובד אחרת. הוא משתמש בחוקים של פיזיקה קוונטית, החוקים שמתארים את ההתנהגות של חלקיקים זעירים כמו אלקטרונים ופוטונים.

קיוביט: יותר מאפס או אחד

היחידה הבסיסית של מחשב קוונטי נקראת קיוביט. קיוביט יכול להיות במצב שנקרא "סופרפוזיציה", שבו יש לו סיכוי מסוים להיות 0 וסיכוי מסוים להיות 1, עד שמודדים אותו. ברגע המדידה הוא "בוחר" אחד מהם.

דימוי פופולרי הוא מטבע מסתובב באוויר: כל עוד הוא מסתובב, הוא לא עץ ולא פלי. הדימוי לא מושלם, אבל נותן כיוון.

שזירה

התכונה השנייה נקראת "שזירה". כשקיוביטים שזורים, המצבים שלהם קשורים זה בזה. מדידה של אחד אומרת לנו משהו על השני. השזירה היא אחד הכלים שמאפשרים לחישוב קוונטי לעבוד עם הרבה אפשרויות בבת אחת.

אז הוא פשוט מהיר יותר?

לא בדיוק. זו טעות נפוצה. מחשב קוונטי לא יריץ את הדפדפן או את המשחקים שלכם מהר יותר. הוא מתאים לסוגים מסוימים של בעיות, שבהן אלגוריתמים קוונטיים יכולים לחסוך כמות עצומה של חישובים. למשל:

• סימולציה של מולקולות, לפיתוח תרופות ולחומרים חדשים.
• בעיות אופטימיזציה, כמו תכנון מסלולים או לוגיסטיקה.
• הצפנה: מחשב קוונטי גדול מספיק יוכל לפרוץ חלק משיטות ההצפנה שנפוצות היום. לכן כבר מפתחים שיטות הצפנה חדשות, "עמידות לקוונטים".

למה הם עדיין לא בבית

קיוביטים רגישים מאוד. רעש, חום או תנודה קלה גורמים לשגיאות. רוב המחשבים הקוונטיים היום פועלים בטמפרטורות קרובות לאפס המוחלט, בתוך מערכות קירור ענקיות. האתגר הגדול של התחום הוא תיקון שגיאות: לבנות מערכת שבה קיוביטים רבים עובדים יחד בצורה אמינה. חברות כמו גוגל ו-IBM הציגו בשנים האחרונות שבבים עם יותר ממאה קיוביטים והתקדמות בתיקון שגיאות, אבל מחשב קוונטי שימושי בקנה מידה גדול עדיין לא קיים.

ובישראל?

לישראל יש תוכנית לאומית למחשוב קוונטי, ובאוניברסיטאות פועלות קבוצות מחקר בתחום. יש גם חברות ישראליות שפועלות בתחום, למשל בפיתוח מערכות בקרה למחשבים קוונטיים, ובדצמבר 2024 הוצג המחשב הקוונטי הראשון שנבנה בישראל, עם 20 קיוביטים.

להמשיך לקרוא

על ההשלכות האפשריות של המחשוב הקוונטי על רפואה ובינה מלאכותית, כתבנו במאמר על מהפכת המחשוב הקוונטי. ומי שרוצה להבין קודם מה זו בינה מלאכותית, ימצא בהסבר פשוט על בינה מלאכותית.

מחשב קוונטי הוא לא מחשב רגיל מהיר יותר. הוא כלי אחר, לבעיות מסוימות, שמבוסס על קיוביטים, סופרפוזיציה ושזירה. הוא עדיין בשלבי פיתוח, אבל ההתקדמות מהירה.