המחשב הקוונטי – בין הייפ למציאות

מנכ"ל אנבידיה, ג'נסן הואנג, הכריז לאחרונה על מוצר חדש שנמצא בפיתוח, אשר יחבר בין מחשב קוונטי למחשבי־על כדי לקדם את יכולות העיבוד של הבינה המלאכותית. במקביל, חברת קוונטינום הודיעה בסוף 2025 על סיום פיתוח מחשב קוונטי בשם "הליוס" המהווה קפיצת מדרגה חשובה מבחינת קנה מידה ויכולת חישוב. החברה מעריכה שעד סוף העשור היא תצליח לפתח מחשב קוונטי שיתאים לשימושים מסחריים. התפתחויות אלו ואחרות מביאות ממשלות ומשקיעים מתוחכמים, ולאחרונה גם את הציבור הרחב, להשקיע בתחום. חמישה סטארטאפים מוזגו בשנים האחרונות לתוך שלדים בורסאיים קיימים (SPAC), וקוונטינום, הנמצאת בבעלות התאגיד האמריקאי הענק האניוול, מתכוננת להנפקה לפי שווי של 14.3 מיליארד דולר.

התעוררות זו משתלבת היטב עם השיח הציבורי סביב ההתפתחויות האחרונות בבינה המלאכותית, הצורך העצום באנרגיה ובכוח עיבוד, והתקווה שהמחשב הקוונטי ישפר משמעותית את כוח החישוב של מודלים אלו. כדי להעריך את הציפיות הללו בצורה מפוכחת, ננסה להסביר בקצרה על מה המהומה.

המחשב הקוונטי מבוסס על מכניקת הקוונטים – תיאוריה פיזיקלית מורכבת המנוגדת לאינטואיציה האנושית. יחידת המידע הבסיסית בו נקראת "קיוביט", והיא מקבילה ל"ביט" במחשב הקלאסי. אך בעוד שביט רגיל יכול להיות רק במצב של 0 או 1, קיוביט יכול להימצא בשני המצבים בו־זמנית (סופרפוזיציה), תכונה המאפשרת ביצוע חישובים מורכבים במקביל. עם זאת, סקוט אהרונסון, חוקר מוביל מאוניברסיטת טקסס, מזהיר מפני טעות נפוצה: "מחשבים קוונטיים לא יפתרו בעיות קשות על ידי בדיקה של כל הפתרונות במקביל".

אולי יעניין אתכם

עוד בכלכלה כשהזול עולה ביוקר: גרסת המעצמות

עוד בכלכלה אחרי שלוש שנות מלחמה, הכלכלה הישראלית חזקה יותר מכלכלות מובילות במערב

שיפורי הביצועים הקוונטיים הם עדינים, תלויים במבנה הבעיה, ולמעשה רלוונטיים לשלושה תחומים עיקריים בלבד. הראשון והמוכר הוא פיצוח מערכות הצפנה, ובפרט בעולמות הסייבר. בתחום זה, הפער לעומת מחשב־על קלאסי הוא אקספוננציאלי: משימה שתיקח למחשב־על קלאסי שנים רבות, תארך שעות בודדות במחשב קוונטי. התחום השני הוא סימולציה של פיזיקה קוונטית וכימיה, המציעה פוטנציאל אדיר לפיתוח תרופות וחומרים חדשים. עם זאת, אין ערובה למהפכה מיידית, שכן לא ידוע בוודאות כמה "חומרי פלא" פשוט ממתינים שנגלה אותם. התחום השלישי כולל אלגוריתמים של חיפוש ולמידת מכונה, אך כאן שיפור הביצועים צנוע בהרבה. יתר על כן, הפעלת מחשב קוונטי היא כה יקרה, שהיתרון שלו יבוא לידי ביטוי רק בבעיות ענק הדורשות ניתוח של טריליוני נתונים.

האתגר הגדול ביותר בפיתוח מחשב קוונטי כיום הוא הרגישות הפיזיקלית הקיצונית שלו. כל הפרעה סביבתית זעירה – שינוי בטמפרטורה, קרינה או רעידות – גורמת לקריסת המצב הקוונטי ולאובדן מידע. בנוסף לכך, כדי שהמחשב יצליח לפתור בעיות יישומיות מורכבות, עליו להכיל מספר רב יותר של קיוביטים. אולם ככל שמספר הקיוביטים והפעולות עולה, כך קשה יותר לשמור על היציבות העדינה של המערכת.

החלום על המחשב הקוונטי בשיח הציבורי שזור לעיתים קרובות בהבטחות האוטופיות של הבינה המלאכותית. אולם, בשונה ממודלי השפה הגדולים שהוכיחו את עצמם כלכלית מהר, ההשקעות הכבדות במחשוב קוונטי מגיעות ברובן מגופי שלטון, ביטחון וביון.

ייתכן שהמחשב הקוונטי המסחרי יגיע בעוד כעשור וישנה את פני הרפואה וההנדסה, וייתכן שיתברר לבסוף כפרויקט יקר מדי ולא יישומי. נכון לעכשיו, הדבר הכי קוונטי בתעשייה הזאת הוא ההשקעה – היא קיימת וגם לא קיימת בו־זמנית.

הכותב הוא ד"ר למתמטיקה ומדעי המחשב ויזם הייטק