פיתוח המחשב הקוונטי מתקדם במקום בלתי צפוי

מיקרוסופט ומעבדות בל של אלקטל-לוסנט מקדימות אוניברסיטאות ומרכזי מחקר אחרים בפיתוח קיוביטים – הבסיס למחשב הקוונטי, אך גם המחשבים הקוונטיים שלהם עדיין לא ניתנים לשליטה * חברות נוספות במירוץ הן יבמ וגוגל

מאז הציע הפיסיקאי ריצ’ארד פיינמן את הרעיון של מיחשוב קוונטי ב-1982, הוכיחו התיאורטיקנים כי מכשיר כזה עשוי לפתור בעיות שיקח אפילו למחשב הקונבנציונאלי המהיר ביותר מאות מיליוני שנים אם לא יותר. מחשבים קוונטיים יוכלו לאפשר פיתוח תרופות חדשניות או קולטי שמש יעילים ולשפר את התבונה המלאכותית.
אתרMIT’s technology review פרסם לאחרונה (10 באוקטובר) מאמר הסוקר את פיתוח המחשב הקוונטי בחברת מיקרוסופט.

מן הסקירה עולה כי באופן קצת מפתיע, שתי החברות המובילות כיום במחקר ופיתוח של יחידות חישוב קוונטיות (הנקראות qubits) הן מיקרוסופט (חברת תוכנה ביסודה) ומעבדות בל הנמצאת כיום בבעלות אלקאטל-לוסנט, בהן אמנם פותח בזמנו דגם הטרנזיסטור הראשון ומדענים שלה זכו בפרסי נובל , אך מאז הללו ירדו מגדולתן.

הבעיה העיקרית היא שליטה מספיקה בפיסיקה של קיוביטים אלה כדי ששימשו כבסיס למחשב כללי מעשי. היחידה המפותחת על ידי מיקרוסופט ומעבדות בל מכונה בשם Topological Qubit, ומבוססת על תנועתם של חלקיקים יחודיים בשם Majorana Fermions, המהווים גם את האנטי חלקיקים של עצמם. קיומם של חלקיקים אלו נחזה תיאורטית ע”י המדען האיטלקי אטורה מג’ורנה ב – 1937, וככל הנראה אושר בניסוי לראשונה ב-2012 ושוב ב-2014.

אי הודאות שבמחקר של מיקרוסופט גדולה מאוד. גם אם יוכח קיומם של החלקיקים הנ”ל מעל לכל ספק, אין שום הוכחה שניתן לשלוט בהם בדרך שמניחים מפתחי ה-Topological Qubits. אבל, הפוטנציאל של מחשב קוונטי, אם יבנה ויפעל במתכונת אותה חוזים כיום (מייקרוסופט כבר הקימה צוות של פיתוח אלגוריתמים ותוכנה למחשב כזה, לפחות לגרסה הראשונה), הוא עצום: שימוש בסימולציות בתחום הנדסת כימיה והנדסת חומרים, שכיום דורשות זמן רב גם במחשבי על, וכמובן, קשה לדמיין גם להיכן מחשב כזה יביא את תחום האינטליגנציה המלאכותית למשל.

בסקירה מפרט הכותב, תום סמונייט את מצבם של הפיתוחים האחרונים של מחשבים קוונטיים: יבמ מפתחת קיוביטים עשוי מעגלים ממתכות בעלות מוליכות-על, אך לדברי עורכי הסקירה, קצב השגיאות גבוה מדי כדי להפעילם יחדיו כמחשב שימושי. מיקרוסופט בונה סוג חדש של קיוביט טופולוגי שבתיאוריה עשוי להיות אמין יותר מאחרים. המקום בו הוא עלול להכשל הוא בכך שקיומם של חלקיקים תת אטומיים המשמשים בקיוביט נותר בלתי מוכח. גם אם הם קיימים, אין עדיין עדויות שנית לשלוט בהם. אלקטל-לוסנט מציעה בהשראת מיקרוסופ קיוביטים המבוססים על חומר אחר, אך הסיבה לכשלון אפשרי זהה לזו של מיקרוסופט.

חברה נוספת המפתחת ואף טוענת למכירת מחשבים קוונטיים, אם כי לחישובים מתמטיים ייעודיים היא D-WAVE SYSTEMS שהמחשבים שלה מבוססים על שבב מוליך-על בעל 512 קיוביטים, אך לדברי עורך המחקר, עדיין לא ברור אם השבבים אכן מנצלים את האפקטים הקוונטיים. גוגל ערכה ניסויים עם המחשבים של D-WAVE מאז 2009 ולאחרונה פתחה מעבדה שתפתח שבב דומה.

בהכנת הכתבה השתתף אודי לם

עוד בנושא באתר הידען

• הצפנה קוונטית בטוחה
• מה בין גרפן למיחשוב קוונטי
• האוניברסיטה העברית פותחת מעבדה לתקשורת קוונטית