בחדר לא גדול צמוד לבנייני אוניברסיטת תל אביב, מוקם בימים אלה אחד החדרים הקרים בארץ, שבו יושב המכשיר הכי קר במדינת ישראל. הטמפרטורה בחדר עצמו, ביום שבו הגענו לבקר, עמדה על 15 מעלות, וזאת מתוך התחשבות בנו המבקרים. לצערי, הגעתי לסיור עם מכנסיים קצרים, כי חשבתי שהמשימה העיקרית שלי להיום היא להתמודד עם החמסין ששרר בחוץ. אף אחד לא המליץ לי להביא איתי גם מעיל. וזה לא שהייתי נהנה להכניס את הראש להתקרר קצת בתוך המקפיא עצמו, שמגיע לטמפרטורה של כמעט מינוס 270 מעלות. טמפרטורה שבדרך כלל ניתן למצוא בחלל. אם ניתן היה להכניס לשם איזשהו יצור חי, הוא לא היה שורד גם לא מלילית השנייה.
לקריאת כל כתבות מגזין N12 לחצו כאן
בתוך המקפיא המשוכלל, שפתחו במיוחד בשבילנו, ניתן היה למצוא נברשת זהובה עמוסה חוטים. הנברשת הזאת מוליכה את הקור העז מלמעלה למטה, אל תוך קופסה זהובה קטנה שבתוכה יושב שבב. כל המבנה המפואר הזה, כל הזהב והמקפיא, הכול בשביל רכיב אחד קטן, גם הוא מצופה זהב, שהוא המחשב המתקדם ביותר בעולם כיום. למעשה, יש שיכנו אותו המחשב של העתיד.
שבב שכולו מצופה זהב טהור
שבב הוא בסך הכול רכיב סיליקון שיש לכולנו בכיס, בטלפון הסלולרי שלנו. השבבים האלה נמצאים גם במחשבים שלנו, במכוניות שלנו, בשעונים החכמים שלנו, בטלוויזיות שלנו ובאמת איפה לא. רק שהשבב הספציפי הזה, שכולו מצופה זהב טהור, נועד להפעיל מחשב קוונטי. למעשה, במרכז הישראלי למחשוב קוונטי שנפתח ממש השבוע, ישנם לא פחות משלושה מחשבים מתקדמים כאלה, עם הכנה למחשב רביעי. בשנתיים האחרונות הצוות של החברה הישראלית Quantum Machines מנסה להבין כיצד להקים את המחשב הזה כאן בישראל. ישנם מחשבים בודדים כאלה בכל העולם, בין אם הם הוקמו בידי מוסדות בתמיכת המדינה, ובין אם הם הוקמו בידי חברות פרטיות כמו גוגל, IBM ואמזון שכבר שועטות קדימה בתחום המחקר הזה. העלות של כל מחשב כזה היא מיליונים רבים. מה הוא מסוגל לעשות ברגע זה? זאת עדיין שאלה שאף אחד לא הצליח לפתור.
המתחם החדש הוקם בהשקעה של 100 מיליון שקל לחמש שנים. Quantum Machines היא חברה פרטית, המייצרת מערכות שליטה למחשבים קוונטיים, והיא זו שזכתה במכרז שהוציאה רשות החדשנות, גוף שממומן בידי המדינה. שני שלישים השקיעה הרשות, ושליש נוסף השקיעה Quantum Machines. אבל זה לא רק עניין של כסף, אלא עניין של השקעה עצומה בבנייה של אחד המכשירים המורכבים ביותר להרכבה בעולם, ידע שעד כה לא רק ל-Quantum Machines לא היה, אלא למעטים בעולם היה. "היינו צריכים ללמוד מטעויות של אחרים, להתגלח עליהן", אמר לנו ניר אלפסי, המדען הראשי של המרכז הישראלי למחשוב קוונטי.
"היינו צריכים ללמוד את הדברים הכי בסיסיים. כמו למשל להבין איזה משקל הרצפה יכולה לשאת, מה גובה התקרה, איך אוטמים את הרעש האדיר שהמכונות האלה יכולות לעשות", המשיך אלפסי. "זה ברמה של המים. על מנת להפעיל את המקפיאים שלנו, שבתוכם יושב המחשב, כשביקרתי מכון כזה בדנמרק, הסבירו לי איך מפעילים מקום קר כל כך, כשבקיץ הטמפרטורה בחוץ יכולה להגיע ל-15 מעלות. פה אני צריך להתמודד עם ימים של מעל 40 מעלות".
"המים בישראל קשים יותר. באירופה מחברים את המקפיאים לברזים, פה זה לא עובד"
אפילו המים של ישראל התגלו כפחות מתאימים להפעלת המחשב. "מסתבר שהמים בישראל הם קשים יותר. באירופה פשוט מחברים את המקפיאים האלה לברז, אבל בישראל זה לא היה עובד. המשמעות היא שהיינו צריכים להתחיל לייבא מים במיוחד בשביל המחשבים שלנו", אמר אלפסי, שמספר כי בשנתיים האחרונות כבר החל להתיידד עם כל אנשי המכס שהיו צריכים לאשר את המכשירים המוזרים שהחלו להגיע מרחבי העולם בשביל להרכיב את המחשב.
"אתה יושב מול פקיד שבאמת לא מבין מה אתה מנסה לייבא. קנינו מכשיר שנקרא Tower Assembly, בסך הכול 600 אלף דולר למכשיר. אז מי ששלחו לנו את המכשיר כתבו עליו באנגלית 'מגדל'. עכשיו לך תסביר מה זה המגדל הזה שאתה מנסה לייבא במאות אלפי שקלים".
דור ישראלי, מנהל הטכנולוגיות במרכז הישראלי למחשוב קוונטי, אמר: "חשוב לי להסביר שלא מדובר פה באיזה סופר מחשב. זה לא מחשב שאני יכול לזרוק עליו 10 ליבות או 20 ליבות ואז הוא יהיה חזק יותר. זה לא עובד ככה. במקום זה, אנחנו בונים מחשב שיידע לפתור בעיות חדשות, מורכבות יותר מכל מחשב שנוצר מאז ומעולם. נוכל לגלות דרכו עולמות אחרים ואפליקציות חדשות שכלל לא חלמנו עליהם. נוכל למשל לבנות בעזרתו סימולציות פיזיקליות חדשות, ולהגיע למקומות רחוקים יותר ממה שניתן כרגע לדמיין".
אז למה אנשי המחקר והטכנולוגיה כל כך מתלהבים מהמחשב הזה? אחד הדברים המבלבלים בשיח על מחשבים קוונטיים, זה להבין בכלל מה אלה מחשבים קוונטיים - משימה שהיא על גבול הבלתי אפשרית. גם אנשי המכון עצמו מדי פעם מודים שהם עוד מנסים לצלול לתחום שהם עצמו עוסקים בו כבר שנים.
הפיזיקאי הקוונטי ריצ'רד פיינמן אמר פעם: "אם אתה חושב שהבנת את פיזיקת הקוונטים, סימן שלא הבנת את פיזיקת הקוונטים", אז אין מה להרגיש רע אם גם אתם לא מבינים. בכל זאת, ננסה לצייר ציור רחב ככל האפשר. דמיינו את המכשיר שאתם אוחזים בו עכשיו, בין אם זה מחשב שולחני או טלפון נייד. מדובר, בסופו של דבר, במחשב. המחשב הזה פועל כמו כל מחשב אחר בעולם: כדי להעביר או לקבל פקודות, הוא משתמש בביטים. כל ביט כזה מסמן אחד משני דברים: או את הספרה אפס, או את הספרה אחת. שמונה ביטים כאלה הם בייט, אלף בייט כאלה הם קילו-בייט, אלף קילו-בייט כאלה הם מגה-בייט וכן הלאה.
עכשיו תארו לכם את השורות האלה של עשרות אלפי הביטים שעוברים בכל שנייה במכשיר שבו אתם אוחזים. אלה אבני הבניין של המחשב, זאת הדרך שלו לשלוח הוראות ולקבל פקודות. שורה כזאת של שמונה ביטים שמסמנים אפס ושני ביטים שמסמנים אחת יכולים להוות פקודה אחת קטנטנה. אם היה מדובר בשלושה ביטים של הספרה אחת, שביניהם שלושה אפסים, מדובר היה בפקודה אחרת. המחשב בעצם מתקשר עם מיליוני ביטים כאלה, כדי להרכיב ולחשב משימות מורכבות מאוד. אך גם המחשב עם הכי הרבה ביטים בעולם, או מה שנקרא "סופר מחשב" (גם כזה יש במרכז, עוד נגיע לזה), מוגבל בסופו של דבר ביכולת שלו לחשב משימות מורכבות מאוד, משימות שאם נוכל לבנות מכונה שתוכל להתמודד עם המשימות האלה, נוכל לפרוץ את גבולות המדע והידע האנושי.
המחשב הקוונטי, התקווה הגדולה - והמציאות
כאן מגיע המחשב הקוונטי, והתקווה הגדולה שהוא מביא. במקום להיות מורכב מביטים, המחשב הקוונטי מכיל מה שנקרא Qbit, שהם כמו ביטים רק שבמקום להיות מורכבים או מאפס או מאחד, הם יכולים להיות מורכבים גם מאפס וגם מאחד בו-זמנית. אולי הם יהיו מורכבים מיותר אפס מאשר אחד, או יותר אחד מאשר אפס. במקום להיות שני דברים שונים, הקיוביטים יכולים להיות שני דברים בו-זמנית. השינוי הקטן הזה, פותח אפשרויות שלא היו קיימות עד כה במחשוב. במקום למלא פקודה אחת, לבקש מהמחשב לחשב את א', ב' ו-ג' על מנת לקבל את ד', מחשבים קוונטיים יכולים לבצע את א' ביחד עם ג', ולקבל בכלל את ת'. מחשבים קוונטים יכולים להגיע לתוצאות שהן אולי מעבר למה שאנחנו מכירים, לגלות עולם חדש של פיזיקה ומתמטיקה, וזאת בשל המורכבות הגדולה שבה הם מחשבים משימות.
הפוטנציאל הוא אדיר. בעזרת מחשבים קוונטיים, בני אדם יוכלו לחקור חומרים חדשים שעד כה לא התגלו, הם יוכלו לחשב משימות מורכבות או לפתור את משבר האקלים. הם יוכלו לגלות אזורים חדשים שכלל לא הכרנו בעולם של פיזיקה, מתמטיקה וביולוגיה, לחקור את החלל, למפות את המוח האנושי, אולי לגלות סוגים חדשים של סוללות לא מזהמות שיוכלו להיות קטנות יותר ולהוות את הבסיס למכוניות העתיד. חלק מקווים שהמחשבים האלה יוכלו לחקור טוב יותר ובמהירות רבה יותר את כל המחלות בעולם, ולמצוא תרופות חדשניות. מפת המחקר תוכל להתרחב כל כך שאנחנו עדיין לא מבינים את האפשרויות שטמונות בסוג כזה של מחשב.
זה הפוטנציאל. השאלה היא מה קורה כרגע, במציאות. למעשה, לא קורה הרבה. למרות כל הפוטנציאל האדיר הזה, ועשרות שנים של מחקר, אף מחשב קוונטי עוד לא הגיע ליישום. גם לא המחשבים של אמזון וגוגל, שמשקיעות מיליארדים בפיתוח של מחשבים קוונטיים ונמצאות כבר במחקר של עשרות שנים. מתי נמצא יישום ראשון באמת למחשב קוונטי? יש חוקרים שחושבים שזה יקרה בשנים הקרובות, ויש כאלה שחושבים שזה עוד יכול לקחת זמן. הרבה זמן.
כל זה גורם למחשוב הקוונטי להיות אחד התחומים המתפתחים והמושקעים ביותר בעולם. הערכת השוק העולמית של מחשוב קוונטי לשנת 2022 הייתה 13.67 מיליארד דולר והיא צפויה להגיע לערך של 143.44 מיליארד דולר עם גידול שנתי ממוצע מורכב של 26.5% בשנת 2032. אם בישראל עד לפני כמה שנים היו רק שתי חברות שמתעסקות בתחום, היום יש כבר עשרות.
"סיבה נוספת להקים מרכז כזה היא לדאוג שישראל לא תישאר מאחור בתחום שהוא מתפתח כל כך ועם כל כך הרבה פוטנציאל, גם מחקרי וגם עסקי", אומר ישראלי. ואכן, אם ישראל לא תשחק את המשחק הזה, היא תישאר מאחור ואולי מחוץ לאחד התחומים החשובים והמתפתחים בעולם המדעים והטכנולוגיה. בהתאם לכך אמור המרכז למחשוב קוונטי לתת יתרון גם לגופי המחקר הישראליים, כמו האוניברסיטאות, וגם לחברות וחברות הזנק צעירות שקמות בתחום.
המרכז הישראלי למחשוב קוונטי מכיל בעצם כמה מחשבים קוונטיים, שחוקרים בארץ ובעולם, וגם חברות שעוסקות בתחום, יוכלו להשתמש בו וללמוד אותו. המרכז כולל שני מחשבי קוונטום, סופר מחשב אחד ואת עמדת השליטה במחשב, שאותה מפתחת Quantum Machins בעצמה, כשאת מוצר הדגל החדש שלה היא פיתחה ביחד עם אנבידיה - החברה בעלת השווי הגבוה ביותר בעולם כיום. הרעיון הוא שניתן יהיה להשכיר את המחשב לזמן קצר כדי להשתמש במרכז ללמוד ולבדוק חישובים קוונטיים, ואפילו לשלוח משימות למחשב בענן, גם אם החוקרים יושבים בצד האחר של העולם. ובכל זאת, עדיפות ראשונה תינתן לגופים וחוקרים שמגיעים מישראל. "זה אפילו מוטמע בתוך הקוד של המחשב", מסביר אלפסי.
ד"ר איתמר סיון, מייסד משותף ומנכ"ל Quantum Machines דיבר על כך בפתיחת המכון: "במרוץ העולמי לפיתוח מחשוב קוונטי מעשי, גישה לתשתיות מתקדמות היא חיונית. מרבית מתקני מחקר המחשוב הקוונטי המתקדמים בעולם סגורים או מציעים גישה מוגבלת מאוד למי שמחוץ לארגון שלהם. אי אפשר להיכנס לתחום ולהתחרות בהצלחה אם צריך לטוס חצי עולם רק כדי לקבל גישה מוגבלת. גישת הארכיטקטורה הפתוחה שלנו תבטיח שניתן יהיה לשדרג ולהרחיב את המתקן באופן רציף כדי להישאר בחזית הטכנולוגיה, מה שיהפוך אותו למאיץ של כל האקו-סיסטם בישראל ובעולם".
הסוף לסודות? בידיים הלא נכונות זה יכול להיות קטלני במיוחד
בין שלל האפליקציות והיישומים שהעוסקים במחשוב קוונטי חולמים שהמחשבים האלה יוכלו לעשות זה הצפנה. כשאתם היום מעבירים את כרטיס האשראי שלכם באינטרנט בשביל לקנות משהו, המידע הזה עובר באוויר דרך קוד מוצפן, בשביל שאף אחד לא יוכל לגנוב לכם את מספר האשראי. גם הודעות בוואטסאפ או בטלגרם, נתוני גלישה, ועוד שלל נתונים ואינטרקציות שאנחנו מבצעים היום באינטרנט מתבצעים בעזרת הצפנה, זאת במטרה לשמור על הפרטיות שלנו. מחשב רגיל יכול לחשב את הדרך למצוא את הקוד המתאים לפתוח את ההצפנה שלכם, רק שייקח לו כמה מאות שנים בשביל לעשות את זה.
מחשבים קוונטיים לעומת זאת, יוכלו לעשות את זה בכמה ימים, כך מומחים רבים מזהירים. המשמעות היא שהעולם האינטרנטי כפי שהכרנו אותו יצטרך להשתנות מהיסוד. המשמעות היא שיהיה הרבה יותר קשה להעביר מידע ברשת בלי שהוא יתגלה, אפילו ברמה הפשוטה של רכישת מוצר באינטרנט. יותר מזה: מדינות לא יוכלו לשמור סודות מוצפנים בשרתים שלהם ולהעביר הודעות דחופות ומידע רגיש. כל זה אומר שמחשוב קוונטי, בידיים הלא נכונות, יוכל להיות קטלני במיוחד. צרפו לזה את העובדה שהמשקיעה הגדולה ביותר בעולם במחשוב קוונטי היא ממשלת סין, ושהיא לא משתפת את המחקר שלה עם אף אחד מחוץ לגבולות המדינה, ותוכלו להבין את המצב הרגיש שמדינות רבות בעולם, ביניהן ישראל, נמצאות בו.
"אחת הסיבות שהיה לנו חשוב להקים את המרכז הישראלי למחשוב קוונטי הוא כל תחום הרגולציה", אומר ישראלי. "הרגולציה עומדת להתהדק סביב התחום הזה. כבר עכשיו בריטניה החלה לאסור מכירה של טכנולוגיה קוונטית אל מחוץ לגבולות המדינה, מה שאומר שהידע והמכשור שנשיג עכשיו יהיה קריטי, כי בעתיד אולי לא נוכל להשיג אותו יותר".
אז איך זה שחברה פרטית, עם ידע רב, אבל בלי ניסיון מעשי בבנייה של מחשב קוואנטום, לוקחת על עצמה את המשימה המטורפת של לבנות את אחת המעבדות המתקדמות בעולם בתחום? "קודם כל חשוב לומר שאנחנו באמת עושים את זה מתוך ציונות", אומר ישראלי. "הידע הזה, והעובדה שהחוקרים והשוק יוכל לשמור על רמה גבוהה ולהתפתח, זה כל כך חשוב בשביל השוק הישראלי, וחשוב בשביל המדינה. הטכנולוגיה הישראלית נמצאת בכל מקום, אי אפשר להתעלם מאיתנו אם אנחנו נמשיך ככה להוביל בתחום".
אלפסי, שהגיע מהאקדמיה ישירות ל-Quantum Machines, מספר כי בריאיון עבודה הציעו לו לטייל ברחבי העולם ולהטמיע את המערכות של החברה בחברות ענק. "ברגע ששמעתי שמקימים את המרכז בישראל, ידעתי שזאת ההזדמנות שלי גם להישאר פה וגם לעשות בישראל משהו שלא נעשה קודם. להקפיץ את התחום הזה קדימה דווקא מכאן, נראה לי הכי מרגש שיש".