IBM מאפשרת להתנסות במחשוב קוונטי דרך הענן

מעבדות המחקר של IBM יעמידו לשימוש הציבור הרחב את מערכות המחשוב הקוונטי שפותחה על ידה, כך הודיעה היום (ד') החברה. מעתה, יוכלו משתמשים, שאינם אנשי IBM, לגשת בתקשורת אל המעבד הקוונטי אותו בנתה, ולהריץ עליו ניסויים ויישומים.

הגישה לפלטפורמת המחשוב הקוונטי תתאפשר באמצעות ענן המחשוב של החברה. מחשב קוונטי אוניברסלי, כאשר ייבנה במלואו, יהווה אבן דרך בהיסטוריה של טכנולוגיות המידע והוא עשוי לסייע לפתור שורת בעיות בהן מחשבים רגילים אינם מסוגלים לטפל.

החוקרים בנו מעבד קוונטי אליו ניתן לגשת באמצעות הענן מכל מחשב שולחני או מכשיר נייד. הפלטפורמה, שזכתה לשם "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 בנוי מחמש סיביות קוונטיות בעלות יכולות של מוליכות-על ומייצג את השלב אליו הגיעו חוקרים בפיתוח ארכיטקטורה, אותה ניתן יהיה להתאים גם למערכות גדולות יותר.

מחשב קוונטי אוניברסלי יהיה ניתן לתכנות על מנת לבצע כל משימת מחשוב.

מחשב כזה אינו קיים עדיין, אולם IBM 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.

קהילת המדענים והתיאורטיקנים בתחום המחשוב הקוונטי פועלת כיום על מנת להגדיר שיטות ודרכים שיאפשרו למנף את עוצמה זו. ישומים דוגמת אופטימיזציה של מערכות וכימיה חישובית והצפנה צפויים להיות בין תחומי השימוש הראשונים במחשבים החדשים.

העידן הבא של המחשוב

מחשוב קוונטי צפוי להיות אחת הטכנולוגיות שתאפשר עידן חדש בשורה רחבה של תחומי משק ותעשייה. קפיצה זו תסייע לגילוי תרופות חדשות, לאפשר אבטחה מלאה של מערכות מחשוב ענן והיא צפויה לאפשר 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.

הצוות של IBM בנה ממשק משתמש דינאמי הפועל על גבי פלטפורמת ענן, ומאפשר למשתמשים להתחבר בקלות אל התוכנה קוונטית. בעתיד, יוכלו משתמשים לתרום תוצאות ולבחון עבודות של עמיתים לקהילה. החברה מתכננת לשלב בפלטפורמה החדשה סיביות קוונטיות נוספות ומעבדים נוספים המציגים מערך שונה של סיביות – באופן שיאפשר למשתמשים להרחיב את הניסיונות אותם הם עורכים ולגלות יישומים אפשריים חדשים לטכנולוגיה הקוונטית.

מפיזיקה מסורתית – אל עולם הקוונטים

מחשבים קוונטיים פועלים באורח שונה מן היסוד מזה של מחשבים המוכרים לנו כיום. מחשב רגיל עושה שימוש בסיביות על מנת לעבד מידע, כאשר כל 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 מסויימים בקצב מהיר הרבה מעבר לזה האפשרי במחשבים קלאסיים.

רוב המחקר בתחום המחשוב הקוונטי באקדמיה ובתעשיית טכנולוגיות המידע מתמקד כיום בבניית מחשב קוונטי אוניברסאלי. האתגרים המרכזיים כאן כוללים את הצורך לבנות סיביות קוונטיות באיכות גבוהה ולארוז אותן יחד במבנה ניתן להרחבה, כך שיוכלו לבצע חישובים מורכבים באופן ניתן לשליטה. ב-IBM עושים שימוש בסיביות קוונטיות מבוססות מוליכי-על, הבנויות מחומרים מתכתיים בעלי תכונות של מוליכי-על, ונתונים בשבב סיליקון. את השבבים האלה, ניתן לייצר בטכנולוגיות הייצור הקיימות כיום.

אשתקד, הציגו חוקרי החברה פריצת דרך טכנולוגית קריטית, בכל הנוגע לזיהוי שגיאות קוונטיות, באמצעות שילוב בין סיביות קוונטיות מבוססות מוליכי על המאורגנות במבנה שריגי – במערך מעגלים שהוא המבנה הפיזי היחיד אותו ניתן להרחיב גם למימדים גדולים יותר.

עתה, מציינים החוקרים התקדמות נוספת, ויכולת לשלב חמש סיביות קוונטיות במערך המעוצב בארכיטקטורה אותה הגדירו כדי להציג יכולות פעילות המהוות מפתח לעבודת מחשוב אמיתית: ביצוע פעולה המוכרת כמדידה זוגית, parity measurement, המהווה בסיס לפרוטוקולים רבים לתיקון שגיאות בסביבה קוונטית.

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