חיפוש בבסיסי נתונים עצומים, ייצור צפנים בלתי ניתנים לפריצה הם רק שניים מהיישומים שמחשבים קוונטיים יעשו בתוך שניות, ושלחמחשבים של היום לוקח זמן רב
במחשבים קוונטיים הנתונים אינם מעובדים בידי מקור מושג המחשב הקוונטי הוא באבחנה הבאה, אשר הועלתה על ידי הפיזיקאי ריצ'רד פיינמן בשנת 1981. כאשר מנסים לחשב את חיזויי מכניקת הקוונטים עבור מערכות פיזיליות גדולות, נראה שמחשב רגיל (הבנוי עפ”י מכניקה קלאסית) לא יכול לעשות זאת ביעילות בגלל המשאבים המעריכיים הנדרשים לייצוג פונקציית הגל. ואולם, הטבע עצמו הרי מבצע חישובים אלו, במובלע, כאשר המערכת הפיזיקאלית מתקיימת במציאות. מכאן, נראה שלטבע, הפועל על פי מכניקת הקוונטים, יש יתרון ביכולת החישוב שלו מול מחשב “קלאסי” (כלומר, מופרת תזת צ'רץ'-טיורינג הפיזיקאלית בגירסתה החזקה). אם כך, נוכל אולי לבנות סוג חדש של מחשב, המנצל אפקטים קוונטיים לביצוע חישוב באופן יעיל יותר. מחשב כזה יוכל לחשב את חיזויי מכניקת הקוונטים ביעילות – ואולי אף לבצע חישובים אחרים באופן יעיל יותר מכל מחשב “קלאסי”.
על בסיס זה הוגדרו מודלים מדויקים של מחשבים קוונטים אשר פעולתם היא על פי חוקי מכניקת הקוונטים, ואשר נראה כי עקרונית ניתן לממש במציאות. כמו כן, נבחנה יכולת החישוב של מודלים חישוביים אלו, ונמצא כי הם אכן חזקים יותר מהמודלים ה-“קלאסיים” במובנים מסוימים.
המחשב הקוונטי מבוסס על איכסון של קיוביטים ופעולה עליהם, באנלוגיה למחשב קלאסי הפועל על ביטים. השוני בין השניים, ומקור הכוח הנוסף של המחשב הקוונטי, נובעים מתופעות הסופרפוזיציה והשזירה המתקיימות עבור קיוביטים.
אלקטרונים החולפים דרך טרנזיסטורים כמו במחשבים של ימנו אלא באמצעות אטומים המושמים בכלוב בשיטה המוכרת כביטים קוונטים או – קיו ביט. “זו תפיסה חדשה של מיחשוב” אומר פרופ' ארתור אקרט מאוניברסיטת אוקספורד בבריטניה. “היא מבצעת את החישובים בדרך אחרת.”
ביט היא יחידה בסיסית של מידע המיוצגת באמצעות 1 או 0 במחשבים האלקטרוניים הקונבנציונליים. קיו ביט ייוצג גם הוא כ-1 או כ-0 אך הוא גם יוכל להיות בשני המצבים בו זמנית – תכונה המכונה בידי הפיסיקאים סופר פוזיציה. הדבר יאפשר למחשב קוונטי לעבוד על בעיות רבות ולהגיע לפתרונות רבים בו זמנית. “זה כמו מעבד מקבילי עצום המותקן על פיסת תוכנה אחת.” אמר פרופ' אקרט בשיחה לאתר האינטרנט של הבי.בי.סי.
לדבריו, לשיטה זו יתרונות רבים, במיוחד לפתרון בעיות בעלות כמות גדולה של נתונים ומשתנים. “באמצעות המיחשוב הקוונטי ניתן יהיה לתקוף בעיות כבדות בטווח זמן של שניות, שבמחשבים הקלאסיים עשויים לקחת זמן עצום” אומר פרופ' דייויד אבשלום מאוניברסיטת קליפורניה בסטנה ברברה. בפברואר 2007 טענה החברה הקנדית D-Wave systems כי הצליחה להדגים עבודה במחשב קוונטי. מנכ”ל החברה, הרב מארטין, אמר כי ההדגמה מייצגת “צעד משמעותי קדימה בפתרון בעיות מסחריות ומדעיות, שעד כה נחשבו לבלתי פתירות.”
ואולם רבים בקהילת המיחשוב הקוונטי נותרו ספקנים, בעיקר משום שהחברה פרסמה מעט מאוד מידע אודות המכונה. גם התצוגה עצמה לא היתה מרשימה. “זה לא מה שאנחנו מבינים כמיחשוב קוונטי” אמר פרופ' אקרט. “ההדגמה שהראו אנשי החברה יכולה להפתר גם באמצעות מחשבים קונבניונליים.” עם זאת פרופ' אקרט מאמין כי המיחשוב הקוונטי יגיע בסופו של דבר. בשלב ראשון לפחות לא יריצו עליהם תוכנות מיחשוב אישי מסחריות אלא יישומים ספציפיים כגון חיפוש בבסיסי נתונים גדולים, יצירת צפנים חזקים במיוחד או סימולציה של מבנים אטומיים. יישום המחץ האמיתי יהיה קרוב לודאי תכנון חומרים חדשים או מערכות מורכבות” אמר.
18 תגובות
יש כאן איזה בלבול בכתבה: ההישג המרכזי של מחשב קוונטי הינו פיצוח צפנים (למשל RSA) וממש לא יצירת צפנים. בשביל ליצור צופן קוונטי אין כל צורך במחשב קוונטי.
בענין הבנייה של המחשב: אילו היו שואלים אתכם איך ייבנה מחשב laptop לפני שהומצא הטרנזיסטור, הייתם יודעים לענות? בניית המחשב הקוונטי היא עדיין בחיתוליה, ולמרות שמושקעים בכך מאות מיליוני דולרים, עדיין לא ברורה הדרך, ויש כיוונים רבים ושונים (אך כולם בחיתולים, או עדיין בשלב העוברי)
ברצינות איך בונים מחשב קוונטי? זה כמו מחשב רגיל רק מערכת הפעלה אחרת? לא ממש הבנתי
תודה על הכתבה. כל הכבוד על המאמץ וההשקעה.
אבל לצערי היא גרועה.
קיוביט הוא וקטור בעל כיווניות שגודלו 1.
בדומה לנקודה על גרף XY שהמרחק שלה מראשית הצירים הוא 1.
או לפי כיתוב אוילר: x+yi
ומכאן נגזר ההבדל מביט רגיל.
אבל בסוף באה רוח והעיפה את כולם.
ונגמר הזכרון.
בקיצור איך בונים מחשב קוונטי?
חברה:
וויקיפדיה וגוגל אינם כלים שנועדו ליחידי סגולה. כל אחד יכול להשתמש בהם. מי מכם שבאמת מתעניין יכול פשוט לחפש.
הנה דוגמה לתוצאת החיפוש בוויקיפדיה:
http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing
קיוויתי ליותר…
זה יפה שמציינים שמחשב קוואנטי עובד עם קיו-ביטס המנצלים את תכונת הסופר פוזיציה, אבל איך בדיוק תיראה תוכנה שמשתמשת בכך.
היה נחמד לראות דוגמה תיאורטית כיצד כתובה ופועלת תוכנה המנצלת את היכולות של המחשב הקוואנטי והסבר של אופן ההתקדמות שלה במעבד הקוואנטי לעומת מעבד של ימינו. אולי איזה אלגוריתם פשוט שידגים למשל כיצד פעולה המתמשכת בזמן של (O של 2 בגובה n) במעבד רגיל, הופכת ל-(O של n) במעבד קוואנטי (brute force לגילוי מפתחות הצפנה למשל).
מגיבים יקירים,
מודה, רעיונות נשגבים כגון כבוד האדם, תרבות הויכוח, קבלת האחר, סובלנות וכד’ כל אלה מתפוגגים באחת כשמגיב עילג מתעקש לתת ביטוי פומבי להגיגיו ואגב כך רומס בדרכו את השפה העברית. כזה אני, ושוב, צר לי אם הסגנון שלי פגע במישהו מכם.
מושיק אתה חייב לשפר את הכתיב שלך… יתייחסו אלייך יותר ברצינות..
וחוצמזה, גם אני רוצה לדעת מה בדיוק המגבלות הטכנולוגיות כיום לייצור (אפילו בזעיר אנפין) אחד קטנטן כזה..
והנה אתר של אחד משני המשחקים שאני משחק (כולם נותנים אתר וגם לי מותר! יצרתי חרוז ונשארתי שבוז) : http://strikeracer.gpotato.com
רועי,
100 שנה זה לא בדיוק לפני 100 שנה משהו העלה את הרעיון אבל את התגליות הגדולות עשו בשנים האחרונות.
בקשר לתאוריה, אתה יודע שיש תאוריה ממש ממש ממש מדויקת בקשר למכונת זמן אבל בין רעיון לביצוע המרחק גדול (אני לא אומר שבלתי אפשרי אבל יש מרחק גדול של ידע ומחקר ו"חורים שחורים" שצריך להשלים ועדין לא ברור אם זה יתכן במציאות, כמו שאתה יודע ארבה תאוריות נפלו בשלב המעשי.
בקשר לאיתן תאמין לי שלא נעלבתי, והאמת שזה הצחיק גם אותי והאיתי שמח לקבל תיקון (האמת שאני לא מומחה לנושא הזה והאיתי שמח ללמוד עוד) רק חבל שהוא לא נימק את התגובה שלו.
מושיק,
100 שנה בקירוב זה לא חדש, והגיעו להרבה תגליות והסברים באמצעותה כך שזה לא נושא בחיתולים כמו שאתה חושב…
לגבי חישוב קוונטי, יש כבר את התיאוריה, הבעיה היא, לפי מה שאני מבין, טכנולוגית בעיקר, אבל עובדים על זה.
ותן כבוד לאיתן, מה שבטוח אותי הוא הצחיק…
אמ…אני יודעת שזה לא שוקר,אבל נראה לי שזהה דיי קשור לאתר שלכם.
אני משתתפת בפרוייקט של אפלייד מטיריאלס,שזה פרויקט לתיכון,מלמדים אותנו כל מיני דברם על מחשבים,והיום היה הנושא הזה..
דור,
מה עוד אתה רוצה לדעת? אולי אוכל לענות לך.
ממש לא קרוב ל"כל מה שרציתי לדעת" על מחשבים קוונטיים.
איתן
חה חה חה
מצחיק מעוד אז בוא נסביר לכה כמה דברים
1. פיסיקה קונטית היא פיסיקה שהתחילו לחקור לא מזמן היא חדשה ולא ידועה לכן מחשב קוונטי זה נחמד בתאוריה אבל הדרך המדמיון למציאות רחוקה.
2.לא אמרי שהדבר לא הגיוני פשוט אמרתי שנושא זה כל כך רחוק מלהיות בטוח. יש דברים בפיסיקה שנראים ברורים כדוגמת חוקי ניוטון אבל פיסיקה קוונטית.
נ.ב
אם אתה כבר בקטע של אתרים תנשא את זה
http://www.shesh.co.il/ אולי זה יגרום לך להפסיק לתת תגובות לא קשורות
מושיק,
אני מציע שתתחיל עם אתרים בעלי תכנים קצת יותר ברורים.
לדוגמא: http://www.hop.co.il/
בהצלחה!
נשמע נחמד מעוד אבל דבר אחד :
בשביל שזה באמת יעבוד אנחנו צריכים לאניח שאכן יש עולמות מקבלים דבר שעדין נמצא בגדר השארה וגם אם יש צריך למצוא דרך לתקשר איתם כך שהמחשב יוכל לחשב זאת בקיצור מי בא איתי לעולם שבו אין מלחמות חחח