“יש עדיין צורך לחקור כיצד ניתן לבצע תיקון שגיאות לפני שניתן יהיה לבנות מחשב קוונטי אוניברסלי”

וגם מדוע כדאי לפתח כבר היום הצפנה שתהיה חסינה בפני פיצוח ע”י מחשבים קוונטיים. רשמי סיור במרכז המחקר של IBM בציריך

שבב קוונטי של שני קיוביט של יבמ, במרכז המחקר בציריך. צילום: אבי בליזובסקי

יש עדיין צורך לחקור את כל השיטות לחישוב קוונטי, ולשפר את מערכת תיקון השגיאות לפני שניתן יהיה לבנות מחשב קוונטי אוניברסלי. כך אומר ד”ר שטפן פיליפ ראש המעבדה למחקרים קוונטיים במרכז הפיתוח של IBM בציריך, במפגש עיתונאים שהגיעו לציריך מכל רחבי אירופה

גם כך ניתן היום לבצע במחשב הקוונטי בעל יכולת עיבוד של עד 20 קיוביט ביורקטאון ניו יורק, חישובים של לימוד מכונה קוונטית, קיפול חלבונים, חיפוש כימי ואופטימיזציה של תיק השקעות, תמחור וניהול סיכונים, ניהול מלאי דינמי ועוד.

IBM משתתפת בפרויקט הקוד הפתוח Qiskit – שנועדה למנף את המעבדים הקוונטים של היום ולבצע מחקרים. לדברי פיליפ, תחום המיחשוב הקוונטי יכול לעניין לא רק מדעני פיזיקה קוונטית אלא מדענים בכל התחומים, מורים, מפתחים ושוחרי טכנולוגיה בכלל, שיכולים לכתוב קוד בשפת מכונה קוונטית, בניית אלגוריתמים ויישומים, איתור רעש ושגיאות והאצת המיחשוב באמצעות סימולטורים ודיבגרים – כל אחד מהחומים האלה הוא תת פרויקט בפני עצמו. שני התחומים הראשונים כבר פועלים והאחריםי יפעלו בעתיד הקרוב.

פיליפ גם הציג את רשת IBM Q שהוקמה בדצמבר 2017, שותפות עם חברות מובילות החברות במדד פורצ’ן 500, אוניברסיטאות ומכוני מחקר ברחי העולם. “המטרה היא להאיץ את המחקר באמצעות שיתוף פעולה עם אוניברסיטאות ומכוני מחקר לקידום טכנולוגית המיחשוב הקוונטי, לעודד את ראשי התעשיה לשלב מומחי מיחשוב קוונטי של IBM יחד עם אנשים המומחים לתחום ספציפי כדי לפתח את היישומים המסחריים הראשונים שיהוו דוגמה. כמו כן, למיזם יש גם מטרה חינוכית – להרחיב ולהכשיר את האקוסיסם של המשתמשים, המפתחים ומומחי האפליקציות שבסופו של דבר יוכלו לאמץ את המיחשבו הקוונטי בקנה מידה גדול.”

“בעידן המחשב הקוונטי, הביטקוין ייפרץ אם לא יועבר לאלגוריתם חסין”

“אם לא יועבר לאלגוריתם חסין מפני פיצוח במחשב קוונטי, מרכיב ההצפנה של הביטקוין ייפרץ ב-2026”, כך הזהיר ד”ר ואדים לובשבסקי, חוקר הצפנה במרכז המחקר של יבמ בציריך. ד”ר לובשבסקי אמר את הדברים במהלך מפגש עיתונאים שנערך במרכז לפני ימים אחדים.

לדבריו, “אם הטכנולוגיה שעומדת מאחורי הביטקוין תיפול לידיים הלא נכונות, המערכות השולטות בתנועת הכסף לא תהיינה בטוחות יותר. ניתן יהיה ליירט העברות ולרוקן חשבונות”.

הוא הוסיף כי “ככל שמפתח ההצפנה קטן יותר, הנתונים יהיו חשופים יותר מהר. גודל המפתח של הביטקוין הוא כזה שעלול להישבר ב-2026. לכן, צריך להשתמש במתמטיקה מסוג חדש – מעין ביטוח נגד פגעיהם של המחשבים הקוונטיים. פשוט צריך למצוא אלגוריתם אחר מזה שמפרק לגורמים. אין צורך במחשב קוונטי כדי לפתח אלגוריתמים כאלה”.

לובשבסקי אמר שעל יוצרי המטבע הווירטואלי, כמו גם על יוצרי מידע בכלל, שדורשים הצפנה לטווח ארוך, להעביר כבר כיום את התוצרים שלהם לאלגוריתמים חסינים, עוד לפני שהעידן הזה מתחיל. לדבריו, “הסיבה לחוזקו של המחשב הקוונטי היא שבעוד שכדי להכפיל עוצמה של מחשב קלאסי פי מיליארד נדרשים מיליארד טרנזיסטורים, כדי להכפיל את כוחו של מחשב קוונטי פי מיליארד מספיקים 30 קיוביטים. זאת, כי קצב גידול יכולת החישוב במחשב קוונטי הוא מעריכי”.

“אמנם, לא כל בעיה תיפתר פי מיליארד יותר מהר בשימוש במחשב קוונטי של 30 קיוביטים, אבל הבעיה העיקרית שהוא כן יוכל לפתור תהיה בעיית ההצפנה במפתחות ציבורי ופרטי”, אמר לובשבסקי.

עוד הוא ציין ש-“אף אחד לא יודע מתי ייבנה מחשב קוונטי אוניברסלי, אבל רבים מעריכים שזה יקרה ומשקיעים בכך הרבה כסף, כולל יבמ”. כך או כך, אמר, “כעת, כשהמחשבים הקוונטיים עדיין חלשים יחסית, יש לנו חלון זמן להכניס לשימוש הצפנה חדשה, חסינה מפני פיצוח במחשבים אלה. צריך להשתמש בהצפנה חדשה ביחד עם הצפנה קיימת, ובשנה הבאה יבמ תציג כמה מערכות כאלה בכנס המחשוב הקוונטי שלה”.

לובשבסקי סיכם באמרו כי “רבים הגישו הצעות לתקנים בתחום וההערכה היא שעד 2023 יפותחו מספר תקנים, אבל עצתי היא לא לחכות ולפעול כבר עכשיו, משום שממילא מרבית ההצעות דומות ובכל מקרה, כדאי יהיה להשתמש בשיטות ההצפנה החדשות ביחד עם אלה הקיימות”.

סיור במרכז המחשוב הקוונטי של יבמ בציריך

בהמשך ערך לעיתונאים מתיאס מרגנטאלר, פוסט דוקטורנט במעבדת המחקר של יבמ בציריך, סיור במתקן, שבו נמצא מחשב קוונטי צנוע – שמכיל רק שני קיוביטים. הדבר הראשון שרואים בסיור הוא שני מכלי קירור עצומים, שמקררים כל אחד שבב קוונטי אחד לטמפרטורה קרובה מאוד לאפס המוחלט – פחות מחצי מעלה מעליו. סביב המכלים הללו נמצאות קופסאות עם מקלדות וסיבים אופטיים, המחברים בינם לבין המעבד שנמצא בתוך המקרר באמצעות קרינת מיקרוגל בעוצמה נמוכה. זאת, כדי לבצע את החישוב מבלי לגרום להתחממות המחשב הקוונטי.

המחשבים הקוונטיים החזקים באמת של הענק הכחול נמצאים ביורקטאון שבמדינת ניו-יורק, ארצות הברית. אחיהם הקטן בציריך נועד למשימה אחת: לבדוק ארכיטקטורות חדשות לשבבים קוונטיים – שנבנים בבניין אחר באותו קמפוס.

למרות שמדובר במחשב מרשים, מחשב הקוונטים האירופי של יבמ עדיין לא יכול עדיין לפצח צפנים. מומחים מעריכים שיידרשו אלפי אם לא מיליוני קיוביטים כדי לעמוד במשימה. למרבה המזל, מדעני יבמ כבר פיתחו קריפטוגרפיה חסינה למיחשוב קוונטי שיכולה למנוע מהתרחיש לצאת לפועל, והיא זמינה כבר כיום.

הדבר מסביר מדוע המחשב ממוקם בצוריך, אחד ממרכזי הבנקאות הגדולים בקרבה ללקוחות כמו ברקליס וג’יי פי מורגן שמתחילים לנסות את טכנולוגית המיחשוב הקוונטי של יבמ.