התוכנית הלאומית לחישוב קוונטי חיונית לכך שישראל תישאר בחזית המדע והטכנולוגיה

כך אומר בראיון פרופ' נדב כץ, ראש מכון המחקר לאינפורמציה קוונטית באוניברסיטה העברית, בעקבות דבריו של ראש הממשלה בנימין נתניהו לפיהם הממשלה מתכוונת להקים מערכת שתטפל בתחום המחשוב הקוונטי, בסדר גודל דומה להשקעה בסייבר. באקדמיה ההשקעה מורגשת מזה שנים, אך המדע היישומי יזכה עכשיו לתנופה משלו, מוסיף פרופ' כץ

מיחשוב קוונטי. איור: shutterstock
מיחשוב קוונטי. איור: shutterstock By BeeBright

"התוכנית הלאומית לחישוב קוונטי חיונית לכך שישראל תישאר בחזית המדע והטכנולוגיה". כך אומר פרופ' נדב כץ, ראש מכון המחקר לאינפורמציה קוונטית באוניברסיטה העברית, בעקבות דבריו של ראש הממשלה בנימין נתניהו לפיהם הממשלה מתכוונת להקים מערכת שתטפל בתחום המחשוב הקוונטי, בסדר גודל דומה להשקעה בסייבר. "באקדמיה ההשקעה מורגשת מזה שנים, אך המדע היישומי יזכה עכשיו לתנופה משלו", מוסיף פרופ' כץ.

"תורת הקוונטים היא עמוד התווך של הפיזיקה מזה כמאה שנים. זו תורה שמאפשרת לנו להבין את מהות החומר והאינטראקציות הבסיסיות בתוכו, בתפיסה ששילוב של גלים וחלקיקים והבנת האינטראקציות בין אור וחומר. להבנה הבסיסית של תורת הקוונטים יש חשיבות מדעית בסיסית אך גם יש לה חשיבות טכנולוגית עצומה למשל דרך ההבנה שלנו של חומרים כגון מוליכים למחצה, וכמובן לייזרים ואלקטרואופטיקה שבשורש שלהם מבוססים על הנדסה קוונטית."

"למעשה ניתן לומר שהתובנות הבסיסיות שלנו ברמת הקוונטים נתנו לנו כלים עצומים שאיפשרו את רוב המהפכה הטכנולוגית שאנחנו בעיצומה. כעת מדובר על המהפכה הקוונטית השנייה שבמהלכה ננצל תכונות נוספות של תורת הקוונטים. יש שם משאבים שרק התחלנו לגרד אותם שעוד לא מנוצלים בתיאוריה וביישום שלה."

"אי אפשר לשכפל את המידע הקוונטי באופן מלא כי כל מדידה של מערכת קוונטית משנה את המצב ואם אתה מודד מידע קוונטי אתה מוסיף לו רעש, ולכן ציתות למידע קוונטי יתגלה. אם אני שולח פוטונים בודדים בסיב אופטי ומישהו מנסה לצותת אפשר לגלות אותו בניגוד לתקשורת קלאסית שאפשר לצותת בלי להתגלות. היום אפשר כבר לקנות את מערכות התקשורת הקוונטיות הראשונות בעולם וגם בישראל. יש פיתוחים הנושא הזה באוניברסיטה העברית."

"שימוש נוסף הוא במערכות חישה קוונטיות הקוונטית לבניה של חיישנים רגישים. המערכות הקוונטיות הן המערכות הרגישות ביותר שיש לנו בהנדסה ובטבע ואפשר לנצל אותם כחיישנים של זמן, תאוצה, שדות מגנטיים וחשמליים. יש לזה חשיבות רפואית. גם בכל מערכות הבקרה והשליטה יש שעונים אטומיים שהם בעצם טכנולוגיה קוונטית. ואולי הנושא הכי משבש – סימולציה וחישוב קוונטי. אנו עובדים עליו במעבדה שלי ובעוד קבוצות ברחבי העולם, לנסות מערכות קוונטיות מספיק מבודדות, מספיק נפרדות שאפשר יהיה לבנות סוג חדש של מחשב בעזרתם.
התכונה המהותית שמערכות קוונטיות מהדור השני מנצלות זו תכונה של מערכות מורכבות שיש בהם יותר מחלקיק אחד בתהליך המכונה שזירה. התכונה הזו של שזירה מאפשרת למערכת הקוונטית להיות בו זמנית במספר מערכי של מצבים בגודל המערכת. בצירוף אלגוריתמיקה מתוחכמת ניתן יהיה לפתור בעיות מסוימות שחושבים שאינן פתירות במחשבים רגילים, לדוגמה סימולציה של מערכות חלבון ומצב מוצק שיאפשר להנדס תרופות וחומרים אחרים, וכן תחום אלגוריתמי של בעיות אופטימיזציה ושבירת הצפנות. שנים חוזים שכל ההצפנות הקלאסיות, לרבות RSA לא תהיינה חסינות בפני מחשב קוונטישיוכל לפתור אותן. זה נכון תיאורטית. מבחינה הנדסית זה עוד רחוק.

מה הסיבה לתוכנית הלאומית?

התיאוריה ידועה מאז שנות התשעים וגם התחילו לעבוד על מערכות תקשורת קוונטית ואולם בשנים האחרונות נרשמו פריצות דרך. זוהו כמה מערכות חומרה קריטיות שמסוגלות לפחות בזמן הביניים לתת את היכולות הקוונטיות של בידוד, הגנה מפני רעשים ויכולת מיקבול וצימות של הרכיבים הקוונטיים ברמה הנדרשת. מערכות כאלה הן מערכות אטומיות ויוניות שאפשר ללכוד באמצעות מגנטים ולייזרים אופטיים את החלקיקיםף לבודד אותם ולהפוך את הרמות הפנימיות שלהם לקיוביטים (יחידות חישוב קוונטיות בסיסיות). כיום יש מערכות חומרה המסוגלות לקדם את המהפכה. שילוב של פוטוניקה ולייזר מאפשר פיתוח מערכות תקשורת, וכן מפותחות כיום מערכות על-מוןליכות שנחשבות כמועמדות החזקות ביותר לבניית הליבה הלוגית או המעבד של המחשבים האלה וכן מגוון של מערכות חישה קוונטית כדוגמת אלו המשמשים לאיתור פגמים ביהלומים שמשתמשים בהם עכשיו לפיתוח חיישנים קוונטיים מייוחדים. זה מגוון מאוד רחב של מימושים לרעיון תיאורטי יפהפה.

איזה היבט בטחוני יש לכך?

פרופ' כץ: "אני חושב שהמערכות מרתקות וחשובות בעוד חזיתות לא רק בטחוני. אבל חיישנים קוונטים ושעונים קוונטים נמצאים בליבן של מערכות בטחוניות לתקשורת גילוי והגנה. יש צורך במערכות תקשורת קוונטיות שתהיינה מוגנות לחלוטין מציתות ברמה של הצפנה ותקשורת וברמה של הגנת סייבר ברמה אחרת לגמרי. זה מאפשר להגן על מערכות קריטיות של בקרה ושליטה במדינה בלי שיצותתו אותך או ישבשו את התקשורת הזו."
"כמובן שההיבט הבטחוני מאוד חשוב אבל יש לזה צד טכנולוגי אזרחי וצד מדע בסיסי עמוק וחשוב לא פחות. לא מכבר החלה לפעול תוכנית אקדמית לאומית בעקבות המלצות וועדה לאומית בראשות פרופ' אורי סיון שהוציאה דוח שהתקבל על ידי מערכות ההשכלה הגבוהה והתוכנית הזו בהיקף של כמה מאות מיליוני שקלים תממן את המחקר היותר אקדמי."

"כעת מדובר על גיבוי של ראש הממשלה לתוכנית הלאומית. הרעיון הוא לשלב כוחות של טכנולוגיה ותעשיה בדומה למה שקורה בעולםץ אנחנו לא הראשונים שמכריזים על תוכניות לאומיות קוונטיות. זה קיים כבר במדינות מובילות בעולם – ספציפית ארה"ב, גרמניה אנגליה סין, וגם האיחוד האירופיט כולו הכריז על תוכנית של יותר ממיליארד אירו בנושא הזה שכבר התחילה.
לסיכום אומר פרופ' כץ: אני לא עובד בממשלה אני לא יודע את פרטי התוכנית אבל אני יודע שנעשו התייעצויות עם מספר גורמים ואני מקווה שהתוכנית תהיה טובה ועמוקה. זה נושא שבזיון לא להיות בו. חייבים להשקיע בזה עכשיו אחרת נשארים מאחור. אין אופציה לא להיות חזק מאוד בתחום הזה."

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

6 תגובות

  1. אוניברסיטאות לא מחכות למימון ממשלתי ויפה שהן מקבלות כעת.
    בטכניון מניתי חמישה מרכזי קוונטום שכול אחד נתרם ועולה 50 מיליון דולר. ויטברי, שילר, רסל ברי, מצב מוצק.
    להערכתי שכחתי עוד.

    בעברית שנחנקה ע"י הממשלה אולי בגלל דיעות, או קפיטליזם התחילו למסחר את עצמם. וויצמן מוביל במסחור מחקר בסיסי וכספית. הטכניון הקים שלוחה בניו-יורק – מכניס לו כסף. השלוחה שם מעניקה תואר שלישי על סטרט-אפ נתמך בתעשייה. דוקטורנטים מכל העולם וגם נדמה לי חמישה מישראל, עם רעיונות נסעו לשם. התעשייה בניו-יורק שלא ידועה כמרכז היי-טק בעבר, נמשכת מממנת – ולא להאמין באיזו תגובת שרשרת הסטרט-אפים שם מצליחים. במימון של לא יותר מ 250000$ לשנה.

    באר שבע, בר-אילן ואריאל – גם הן צמחו וגדלו. בבאר שבע יש מרכז לפיתוח שבבים מוליכים למחצה.
    בעברית יש חוקרים עיוניים מובילים – עכשיו הם נכנסים למסחור ולתוכניות האצה.

    זה קצת מחמם את הלב, לאור מה שרואים קורה בגבול עזה ובסוריה. נובע מקינאה לא מעט לדעתי.

  2. להשקיע כסף של המדינה זה בדקה ה-90. יפה שהתעוררו.

    שוב אני קורא לבעלי השפעה להריץ את פרופסור מחקר ואביהם של 18 פרופסורים שהיו דוקטורנטים שלו מוטי שגב מהטכניון לפרס וולף תחילה, ולפרס נובל אח"כ. יהיה קשה, כי אמרנו דברים לא יפים על השוודים.

    פרופסור שגב גילה בשנתיים החולפות, כמובן עשורים של עבודה 2 תגליות פורצות דרך בפוטוניקה.
    על המצאת מיקרוסקופ אופטי ברזולוציה גבוהה קיבלו פרס נובל. 2 התגליות שלו כל אחת בנפרד שווה פרס.

    פרס הלייזר הגבוה ביותר בעולם ניתן לפרופסור שגב. מכל ההישגים השנה, התגליות שלו ושל דוקטורנט הררי והיה עוד ד"ר, נראות לי מהחשובות ביותר בישראל ובעולם השנה.
    מלבד היותו פרופסור מחקר הוא גם אחד משני מנהלי מרכז הקוונטום החדש בטכניון בתרומת משפחת שילר, ומרכז מצב מוצב בנוסף. וראש קבוצת I-core הרב אוניברסיטאית, למצויינות בפוטוניקה.

    ראוי לציון גם פרופסור הצעיר מאד נתנאל לינדנר מהטכניון שהוא מומחה ל topological insulators, ויישומים במחשוב קוונטי – זוכה פרס קריל שהוא מקרן וולף.

  3. אני חושב שבתחום הזה עדיין מוקדם מדי להשקיע כסף של המדינה.
    תנו לענקים לשבור את הראש ולבצע פריצות דרך, כאשר ישראל תוכל להכנס לתחום בעוד 20 שנה ולנצל ידע שהושקע על ידי אחרים
    דוגמאות ? כמה שאתם רוצים. ישראל חזקה בנושא טילים ולווינים, אחרי שהמעצמות הגדולות השקיעו בכך הרבה יזע כסף דם ודמעות. אותו דבר בפיתוח מחשבים בתחילת הדרך.

  4. זה ברור. לא צריך להסביר.
    בשבילך: בעזרת מחשב קוונטי יהיה אפשר לפרוץ את ההצפנה של התקשורת בין המחבלים תוך שתי דקות, וככה יהיה אפשר לעצור אותם לפני. 😉

  5. לא ברור מהמאמר איך חישוב קוואנטי יעזור בפתרון בעיית עפיפוני התבערה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן