נאס”א וגוגל מתכוונות להשתמש במעין מחשב קוונטי

המחשב אינו מתאים להגדרה הקשיחה והמוכרת של “מחשב קוונטי”, אולם הוא מנצל השפעות קוונטיות לשם פעילותו.

נאס”א מתעתדת לעשות שימוש במחשב מעין-“קוונטי”. המחשב אינו מתאים להגדרה הקשיחה והמוכרת של “מחשב קוונטי”, אולם הוא מנצל השפעות קוונטיות לשם פעילותו.

המחשב, שפותח במשותף ע”י גוגל, נאס”א ומדענים נוספים, ואשר עלותו 15 מיליון דולרים, אמור להיות מהיר פי 3600 ממחשבים קיימים ולשמש במתקן פעיל של נאס”א. שלא כמו במחשבים רגילים, המחשב החדיש מנצל תוצא פיזיקלי-קוונטי המכונה בשם מנהור קוונטי (quantum tunneling). תוצא זה מאפשר לפתור בעיות מתמטיות מסוימות בחלקיקי השנייה.

חברת גוגל מעוניינת להשתמש במכשיר הנמצא במרכז המחקר של נאס”א בקליפורניה על מנת לבדוק כיצד מחשב קוונטי יכול לקדם יישומים כגון לימוד מכונה, בינה מלאכותית וכן זיהוי קול. נאס”א עצמה מתכוונת להשתמש במחשב החדיש לשם תיעדוף פתרון בעיות ויישומיי תכנון. החברה הקנדית המייצרת את המחשב, D-Wave Systems, הייתה יעד לספקנות רבה במשך השנים ממומחים למחשוב קוונטי ברחבי העולם כולו. עד לפרסום תוצאות המחקר של החברה בתחילת השנה, חלק מהמומחים אף טענו כי לא נראה כי המחשב עושה שימוש באיזשהו תוצא קוונטי מוגדר.

מחשוב קוונטי מבוסס על ניצול התנהגותו המוזרה-משהו של החומר ברמה הקוונטית. רוב המחקר בסוג זה של מחשוב התמקד בפיתוח שערים לוגיים קוונטיים הדומים לשערים הלוגיים הקיימים היום ואשר מהווים את הבסיס למחשבים הרגילים שכולנו מכירים. אולם, הפיזיקאים גילו, שוב ושוב, כי הבעיה המרכזית בגישה המבוססת על שערים לוגיים קוונטים היא השמירה על הסיביות הקוונטיות, כלומר – היחידות הבסיסיות של מידע קוונטי (quantum bits, qubits), במצבם הקוונטי המקורי. “המערכת פושטת קורסת תוך חלקיק השנייה למערכת רגילה של “אפס” ו- “אחד” ואז אתה מאבד את כל היתרונות של העולם הקוונטי,” מסביר פרופסור Alan Woodward מאוניברסיטתSurrey שבבריטניה.

במקום להתבסס על מחשב קוונטי רגיל, חברתD-Wave Systems מתמקדת בפיתוח התקנים המנצלים את השיטה המכונה “הרפיה קוונטית” (quantum annealing) שבה ניתן למצוא את הפתרונות המתמטיים ה”טובים” ביותר מבין כל האפשרויות הקיימות של המערכת. החוקרים סבורים כי המדענים שעסקו בנושא המחשוב הקוונטי בחרו בגישה מוטעית ומסבירים כי שיטת ההרפיה הקוונטית מאפשרת לפיזיקאים לנצל את התוצא הקוונטי המכונה “מנהור קוונטי” (quantum tunneling) המאפשר לכל סיבית וסיבית “לחוש” את שכנתה. “מודל השערים הוא המודל הגרוע ביותר שיכלו לבחור מדעני המחשוב הקוונטי,” טוען Geordie Rose, מנהל הטכנולוגיה של חברתD-Wave Systems . “וכאשר נביט אחורה בעוד 20 שנים מעכשיו, בהיסטוריה של תחום המחשוב הקוונטי, נתפלא מדוע בכלל מישהו חשב שגישת השערים הייתה רעיון טוב.”

הגישה של החוקרים מחייבת דרך שונה לחלוטין של ניסוח השאלה והיא יעילה רק עבור שאלות מסוימות. אולם, תוצאות ראשוניות שהוצגו החודש בכנס מחשוב גדול מראות כי אכן גישה זו מצליחה למצוא את הפתרון הטוב ביותר (נקודת המינימום המתמטית הנמוכה ביותר) לבעיה שלה קיימים שילובים רבים של תשובות אפשריות. במקרה מסוים, הגישה הצליחה למצוא פתרון לבעיה מוגדרת תוך חצי שנייה, בעוד שתוכנות רגילות היו נדרשות למשך זמן של 30 דקות.

דוגמה קלאסית לבעיות מסוג זה היא “בעיית הסוכן הנוסע” (ידועה גם בקיצור כ-TSP Traveling Salesperson Problem) העוסקת בסוכן נוסע, שבמסגרת תפקידו עליו לעבור בערים רבות המקושרות ביניהן ברשת כבישים, ביום אחד, ומבקש למצוא את המסלול הקצר ביותר המקשר בין כולן, וזאת על מנת לצמצם ככל האפשר את זמן הנסיעה שלו (וההוצאות הכספיות הנובעות מכך, כמובן). השבב החדיש מסוגל להשוות בין כל האפשרויות הקיימות באותו הזמן, וזאת במקום לעבור מאחת לשנייה. המכשיר, שעלותו קרוב ל-15 מיליון דולרים, ואשר מותקן בתוך תיבה המקררת את השבב כמעט עד לאפס המוחלט, אמור להגיע לרשות נאס”א לשם מחקר בו בסתיו 2013. חברת הענק האמריקאית לוקהיד מרטין שידרגה בתחילת השנה את המחשב שלה שנקנה מחברת D-Wave Systems.

הידיעה על המחקר