מכון ויצמן מציג היום את WeizQC, המחשב הקוונטי הישראלי הראשון. מדובר בפרויקט מחקרי וראשוני, בהיקף של 5 קיוביטים (Qbits) שמיושמים בטכנולוגיית מלכודות יונים, והוא מהווה בעיקר הוכחת יכולת של צוות המחקר בראשותו פרופ' רועי עוזרי. הפרוייקט מוצג בעיתוי מתוח בתעשיית הקוונטום הישראלית הצעירה, על סף מועד ההגשה של ההצעות לקול הקורא שפרסמה רשות החדשנות להקמת מחשב קוונטי ראשון ישראלי, בתקציב של 200 מיליון שקל.
ל-tech12 נודע כי פרופ' עוזרי עומד להקים חברת סטארט-אפ חדשה, שמתעתדת לפתח מחשב קוונטי על בסיס הטכנולוגיה של מכון וייצמן והיא עשויה להתמודד על חלק מהפרויקט הממשלתי. המייסדים האחרים יהיו ד"ר טל דוד, מי שהיה עד לאחרונה איש מפא"ת ומנהל תוכנית הקוונטום הלאומית ועמית בן קיש, שהיה עד לאחרונה סגן למו"פ בחטיבת החימוש של רפאל. פרופ' עוזרי נמנע מלאשר או להכחיש את הידיעה.
צוותי מחקר באוניברסיטאות הסתפקו עד כה בפרויקטים פחות שאפתניים ממחשוב קוונטי כמו חישה קוונטית והצפנה קוונטית אך ככל הנראה התקציב הממשלתי דירבן את הקמתן של מספר קבוצות שמתכוונות לפתח מחשב קוונטי של ממש. במכון ויצמן אומרים כי המחשב החדש הוא אחד מכ-30 מחשבים קוונטיים בעולם, ואחד הבודדים שמבוסס על טכנולוגיית מלכודות יונים. השלב הבא של המחקר: מחשב קוונטי עם 64 קיוביטים שידגים "יתרון קוונטי", כלומר יכולת לבצע חישובים, שמחשבי-על הכי חזקים כיום יידרשו לשנים רבות כדי להשלימם.
"מחשוב קוונטי זו הבטחה טכנולוגית-מדעית שעד לפני כמה שנים הייתה מוגבלת למעבדות מחקר אוניברסיטאיות", אומר פרופ' עוזרי. "בערך לפני שבע או שמונה שנים ההבטחה פרצה את גבולות האקדמיה והחל מרוץ מהיר לבניית מחשב קוונטי"
"מחשוב קוונטי זו הבטחה טכנולוגית-מדעית שעד לפני כמה שנים הייתה מוגבלת למעבדות מחקר אוניברסיטאיות", אומר פרופ' עוזרי, מהמובילים בתחום בישראל ומי שעשה את הפוסט דוקטורט שלו בהנחיית חתן פרס נובל לפיסיקה דייוויד וינלנד. "בערך לפני שבע או שמונה שנים ההבטחה פרצה את גבולות האקדמיה והחל מרוץ מהיר לבניית מחשב קוונטי כשבחזית ניצבות ענקיות כמו גוגל, אמזון ו-IBM. במקביל, מעצמות כמו סין, ארה"ב והאיחוד האירופי השיקו אף הן תוכניות אסטרטגיות עתירות תקציב לקידום התחום".
החברות הגדולות לא רק הוכיחו שהטכנולוגיה בת מימוש, הן אפילו מציעות גישה מרחוק למחשבים קוונטיים לשם תרגול העבודה איתם. מה שהתחיל בקיובטים בודדים במחשבים הראשונים מגיע היום למעל 100 קיוביטים במחשבים המובילים, חברת IBM הכריזה על כוונה להציג מחשב בעל 1000 קיוביטים בשנה הבאה וחברת PsiQuantum הכריזה שתציג ב-2025 מחשב קוונטי בהיקף מלא. מחשב כזה יוכל לשמש לפיתוח תרופות וחומרים חדשים, לייצר בינה מלאכותית אמיתית, אבל גם לייצר אמצעי לחימה ולפצח כל צופן צבאי קיים.
המחשבים הקוונטיים נשענים על תורת הקוונטים שלידתה בתחילת המאה שעברה, שכוללת בין השאר את רעיון הביט הקוונטי – הקיוביט. בניגוד לביט מחשבים רגיל שיכול להיות במצב 0 או 1, הקיוביט יכול להיות במצב 0,1, או גם 0 וגם 1, מה שמחזק את יכולת החישוב באמצעותו בעוצמה רבה. הבעייה שטרם נפתרה עד היום, היא דרך המימוש של הקיוביט, הרגישות שלו לרעשים חיצוניים והטעויות שמתרחשות בו בתוך זמן קצר. בעיות אלה מעכבות עד כה את פריצתה של הטכנולוגיה קדימה.
ב-IBM וגוגל מימוש המחשוב הקוונטי נעשה באמצעות מוליכי על בטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט. המימוש של מכון ויצמן מבוסס על טכנולוגיה בשם מלכודות יונים, שבה כל יון – כלומר אטום בעל מטען חשמלי – מהווה קיוביט בודד והמעבר בין המצבים נעשה באמצעות הבזקי לייזר. הסיבה לחשיפת המחשב הקוונטי של מכון ויצמן היום היא פרסומו במקביל של מאמר בכתב-העת המדעי PRX Quantum, שבו מציגים חוקרי המכון ד"ר תום מנוביץ' ותלמיד המחקר יותם שפירא, שני חידושים שמתמודדים עם הרעשים החיצוניים, אשר יושמו במחשב במכון. "השימוש בשערים עמידים מאפשר לנו להביא את המחשב שפיתחנו למעטפת ביצועים דומה לזו שאפשר למצוא כיום בעולם המסחרי", אומר פרופ' עוזרי.
"אנחנו כבר עובדים על הדור הבא, שיהיה מחשב של 64 קיוביטים. IBM התחילו עם שירות ענן על מחשב 5 קיוביטים והיום הם מציעים כמה עשרות קיוביטים, אז אנחנו לא הרבה מאחורה. גוגל הראו עליונות קוונטית, כלומר חישוב שלא ניתן לבצע עם המחשבים הקיימים היום, עם מחשב של 53 קיוביטים. כך ש-64 קיוביטים זה לא מספר קטן"
בבניית המחשב הקוונטי השתתפו ד"ר תום מנוביץ', יותם שפירא, ליאור גזית, ד"ר ניצן אקרמן וחוקרים ותלמידי מחקר נוספים ממעבדתו של פרופ' רועי עוזרי במחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון. את הפן התיאורטי של הפרויקט הוביל פרופ' עדי שטרן מהמחלקה לפיסיקה של חומר מעובה במכון.
ככה בשקט בניתם מחשב קוונטי בלי ששמנו לב?
"אני עובד על מחשב קוונטי מאז 2003, כשהייתי בפוסט דוק אצל פרופ' וינלנד שפיתח את התשתית למחשוב קוונטי על בסיס יונים לכודים. חזרתי ב-2007 למכון ומאז אנחנו עובדים על מחשוב קוונטי. בנינו את אבני הלגו, את היכולות שמהן אתה מרכיב מחשב קוונטי ובשנתיים האחרונות עבדנו על לחבר את כולן למחשב קוונטי אחד".
ישראל לא נמצאת בפער גדול מול חזית הטכנולוגיה הקוונטית בעולם?
"אנחנו כבר עובדים על הדור הבא, שיהיה מחשב של 64 קיוביטים. IBM התחילו עם שירות ענן על מחשב 5 קיוביטים והיום הם מציעים כמה עשרות קיוביטים, אז אנחנו לא הרבה מאחורה. גוגל הראו עליונות קוונטית, כלומר חישוב שלא ניתן לבצע עם המחשבים הקיימים היום, עם מחשב של 53 קיוביטים. כך ש-64 קיוביטים זה לא מספר קטן. אני לא חושב שהפערים מול העולם מאוד גדולים. ישראל היום במקום שקרוב לחזית הטכנולוגיה העולמית.
אלה לא פרויקטים שרק בעלי כיסים עמוקים במיוחד יכולים לפתח?
"עלות הפרוייקט קצת תלויית טכנולוגיה. עלויות הטכנולוגיה שלנו יותר זולות מהחלופות. אני לא חושב שהמחסומים הם השקעות ענק. צוואר הבקבוק הוא לא מימון אלא ידע וכוח אדם איכותי, אנשים שמבינים מחשוב קוונטי במובן של חומרה ותוכנה וזה התפקיד שלנו באקדמיה לייצר את כוח האדם הזה. זה הפער האמיתי – ידע, לא מימון".
בשנים האחרונות מרבית החוקרים עסקו בהיבטי קוונטום שאינם מחשוב וההנחה היתה שמחשוב קוונטי גדול על ישראל. מה השתנה?
"זו אמירה שממש מקוממת אותי. במכון ויצמן בנו ב-1955 את המחשב האלקטרוני הראשון בישראל, כשהיו אולי עשרה מחשבים בעולם כולו. ברחובות היו פרדסים וחול ועדיין אנשים לא חשבו שזה גדול עלינו. זה מפתיע לשמוע אנשים בישראל שהיא מעצמה טכנולוגית שחושבים שאיזושהי טכנולוגיה גדולה על המדינה".
"תשתית אקדמית מאוד יפה"
הודעת מכון ויצמן הפתיעה רבים בתעשייה בגלל הבחירה של עיתוי הפרסום. "הם הרימו פרויקט אינטגרציה שעיקרו הנדסי ובנו מחשב קוונטי קטן, שזו תשתית אקדמית מאוד יפה, שתוכל להתפתח למשהו יישומי אם יגדילו אותה מאוד", אומר פרופסור באקדמיה, "אבל במקביל יש עכשיו מכרז של רשות החדשנות להקמת תשתית מחשוב קוונטי יישומי תעשייתי בישראל ויש פה החלטה יחצ"נית של מכון וויצמן להעלות את הפרופיל של העיסוק הזה סביב המכרז".
"יש מאבק לא קטן במסגרת התוכנית הלאומית לקוונטום", אומר איש הייטק בתחום הקוונטום, "הם לא יהיו היחידים שימנפו PR סביב הדבר הזה בשבועיים הקרובים. זה מדהים כמה פוליטיקה יש סביב התוכנית הלאומית הזאת. תן לעשרה יהודים 100 מיליון שקל על מחשב קוונטי ותקבל חיכוכים שאלוהים ישמור"
"יש מאבק לא קטן במסגרת התוכנית הלאומית לקוונטום", אומר איש הייטק בתחום הקוונטום, "הם לא יהיו היחידים שימנפו PR סביב הדבר הזה בשבועיים הקרובים. זה מדהים כמה פוליטיקה יש סביב התוכנית הלאומית הזאת. תן לעשרה יהודים 100 מיליון שקל על מחשב קוונטי ותקבל חיכוכים שאלוהים ישמור".
סמנכ"ל תשתית טכנולוגית ברשות החדשנות, אביב זאבי, אומר כי כיום פועלים מספר פרוייקטים בתחום הקוונטום שמקבלים תמיכה ממשלתית מתקציבי רשות החדשות. "יש מחקרים במחשוב קוונטי בעשרה פרויקטים שונים, ולפחות שניים מהם הם פרוייקטי של פיתוח מעבד קוונטי", הוא אומר. לדבריו' חלק מהחברות החדשות משתפות פעולה עם חברות מחו"ל ומשלבות טכנולוגיות מספקים שונים. בהתייחסו לתביעת מערכת הביטחון שכל פיתוח מחשב הקוונטי ייעשה בישראל הוא אומר: "ההבדל ביננו למשרד הבטחון הוא שאנחנו מסתכלים בראיה כלכלית ומשרד הבטחון [מתמקד] ביצירת כל הידע בישראל. אנחנו לא נותנים מענה לצורך שלהם. אני לא בטוח שבישראל ייצרו את כל חלקי המחשב הקוונטי כמו שלא מייצרים פה מחשבי PC. אף אחד לא אמר שישראל צריכה שיהיה לה את כל הידע לייצר מהתחלה ועד הסוף, זה לא קורה באף טכנולוגיה".
פרויקט המחשוב הקוונטי של רשות החדשנות הוא חלק מהתוכנית הלאומית למדע וטכנולוגיות קוונטים, שהושקה לפני כשנתיים בתקציב של 1.25 מיליארד שקל בשיתוף פורום תל"מ, הכולל את מפא"ת, רשות החדשנות, ות"ת, משרד המדע ומשרד האוצר. המכרז מבקש לעודד פיתוח ובניית תשתית מחשוב קוונטי שיעבור בגישה ישירה או באמצעות גישה לענן, כך שניתן יהיה לבדוק אלגוריתמים קוונטיים. אין מדובר בהקמת מתקני ייצור למעבדים קוונטיים.