המלחמה על הכוח – גרסת שנות האלפיים

המירוץ למיחשוב הקוונטי, ולמי שיקבע את התקנים מזכיר במידה רבה את התחרות בין תומס אדיסון, ניקולה טסלה וג’ורג’ ווסטינגהאוז מי ישלוט בהמצאה החדשה – הזרם הישר של אדיסון וזרם החילופין של ווסטינגהאוז.

לפני שבועות אחדים עלה לאקרנים הסרט “המלחמה על הכוח” – War of Current. סרט מומלץ המספר על התחרות בין תומס אדיסון, ניקולה טסלה וג’ורג’ ווסינגהאוס מי ישלוט בהפצת ההמצאה החדשה, חשמל, ברחבי ארצות הברית. השנה היא סביב 1880, אדיסון שהמציא את הנורה לא מזמן, מנסה להקים תחנות כוח בעזרת זרם ישר DC, לעומת ווסינגהאוס שמנסה להקים תחנות כוח בעזרת זרם חלופין AC. מאד ברור מהסרט שזרם החלופין הרבה יותר יעיל וזול מהזרם הישר, הבעיה הייתה איך לייצר אותו בקלות וכיצד אפשר להפחית מהמתח האדיר שלו כדי שאפשר יהיה להשתמש בו להפעלת מכונות מבלי שהן ישרפו. האדם שהצליח למצוא פתרונות לכך הוא הפיסיקאי היצירתי ניקולה טסלה. ווסינגהאוס זיהה את הפוטנציאל של טסלה ועבד איתו כדי להשתלט על הפצת החשמל ברחבי ארצות הברית. כך התחילה מעין מלחמה בין אדיסון ובין ווסינגהאוס על איזה זרם כדאי להשתמש. הזרם הישר של אדיסון או זרם החילופין של ווסינגהאוס. המאבק הזה לא תמיד היה יפה, אבל הוא מזכיר לי מעין “קנאת סופרים” בין ממציאים ומהנדסים. מלחמת הזרמים הזו הצעידה את המין האנושי קדימה על ידי פיתוח שיטות יותר מתוחכמות כיצד להשתמש בכוח החדש הזה שהתגלה – החשמל. לאורך כל המאה ה-19 פיסיקאים כמו פרדיי ומקסוול הבינו יותר ויותר מהו חשמל, כיצד אפשר ליצור אותו ומהו תכונותיו. והנה בסוף אותה מאה, מלחמת הזרמים הזו גורמת לאנושות להצליח לשלוט בייצור החשמל ולהפיץ אותו. בהתחלה ברחבי ארצות הברית ואז ברחבי העולם. אדיסון שהתעקש על הזרם הישר, הפסיד לשיטה היותר טובה, זרם החילופין וכך החל עידן חדש בעולם.

והנה היום אני קורא על מה שנראה כמו המלחמה על הכוח, גרסת שנות האלפיים.

אנחנו עומדים בפני עידן חדש. מהפכת המיחשוב הקוונטי. מחשב רגיל מחשב בעזרת שתי אותיות בלבד, 0 ו- 1, אין זרם\ יש זרם. שתי אותיות מספיקות כדי לחשב כל דבר, השאלה באיזה מהירות. אם החישוב ייקח עשרת אלפים שנה, יש לנו בעיה. מחשבים קוונטיים אמורים להיות הרבה יותר מהירים ממחשבים רגילים. מחשב קוונטי מנצל את המוזרויות שגילינו בתורת הקוונטים, בהם חלקיק, כמו אלקטרון יכול להיות בכמה מקומות בו זמנית כל עוד לא מדדו את מיקומו. להזכירכם, אלקטרונים נעים הם חשמל, כך שעכשיו המשמעות של יש זרם\ אין זרם חשמלי, משתנה. אם נצליח לשלוט במצב המוזר הזה שנקרא סופר-פוזיציה (סופר מיקום) נוכל לעשות המוני חישובים בזו זמנית. הזרם החשמלי יהיה גם באזור אחד של המעבד וגם באזור שני וגם שלישי לפי הכמות שאנחנו צריכים כדי להשלים את החישוב במהרה.

אנחנו עוד לא שם, התחום בחיתולים. אומנם כבר יש מחשבים קוונטים, אך הם עדיין קטנים ופשוטים יחסית. ממש כמו שבסוף המאה ה-19, נושא החשמל היה בחיתוליו. אך כבר היום פיסיקאים ומהנדסים מנסים להשיג “עליונות קוונטית” – מצב בו מחשב קוונטי יצליח להתעלות בביצועיו על מחשב העל המתקדם ביותר בעולם. ב- 23 לאוקטובר 2019 חברת גוגל פרסמה מאמר במגזין נייצ’ר בו היא מודיעה שהיא הצליחה להשיג עליונות קוונטית בעזרת המחשב הקוונטי שהיא פיתחה, מחשב בשם סיקמור. לטענתה, המחשב הצליח לפתור תוך 200 שניות חישוב כה מסובך עד שלמחשב העל המתקדם ביותר כיום ייקח 10,000 שנה לפתור!

מחשב העל הזה הוא המחשב Summit , של חברת יבמ. תוך כמה שעות אחרי פרסום המאמר, חברת יבמ הודיעה בתגובה שצריך להיות סקפטיים לגבי ההישג של גוגל וכי למחשב העל שלה ייקח רק יומיים וחצי לפתור את אותו החישוב ולא עשרת אלפים שנה.
מזכיר לכם משהו?
האם אנחנו בפתחה של מלחמת זרמים חדשה, בין גוגל לבין יבמ, רק שהפעם מדובר במלחמה על חישוב רגיל לעומת חישוב קוונטי?

אז מי צודק, אדיסון או ווסינגהאוס? סליחה.. יבמ או גוגל?
מה עדיף זרם רגיל או זרם קוונטי?
נראה שגוגל. החישוב הקוונטי שהיא הציגה מציג מהפכה. כי לא ממש משנה הזמן המדוייק שלוקח למחשבים לחשב. מה שיותר חשוב הוא ההבדל המהותי שגוגל הצליחו לעשות. ההבדל הזה נקרא משהו כמו “חישוב פולינומלי במהירות גבוהה” לעומת “חישוב אקספוננציאלי איטי”. השמות הטכניים הללו הם קריטריונים לסיבוכיות החישוב, הכוונה היא מה קורה ככל שניתן למחשב לחשב מספרים יותר ויותר גדולים? אם המחשב יאט מאד וייקח לו זמן הרבה יותר ארוך להוציא תשובה, נאמר שהחישוב איטי ואם, למרות המספרים הגדולים, מהירות החישוב עדיין תהיה דומה למהירות החישוב במספרים קטנים, אז נאמר שהמחשב מהיר. ההישג של גוגל הוא
שהמחשב הקוונטי סיקמור הצליח לחשב חישוב במהירות גבוהה פולינומלית (המהירות תשאר גבוהה גם כאשר יגדילו את המספר שצריך לחשב) לעומת כל מחשב רגיל אחר, כמו מחשב העל הגדול בעולם של יבמ, שאיטי אקספוננציאלית (יאט מאד ככל שהמספר יגדל).

המסקנה היא, שאין למחשבים רגילים הרבה סיכוי מול מחשבים קוונטיים. המחשבים הרגילים לא יוכלו בסופו של דבר לעמות בסיבוכיות החישובים ויהיו איטיים הרבה יותר ממחשבים קוונטיים. ממש כמו שזרם ישר לא יעיל מספיק לעומת זרם חילופין, כך מחשבים קוונטיים יהיו הרבה יותר מהירים ממחשבים רגילים. אם יבמ ימשיכו לדבוק רק במחשבים רגילים הם יפסידו בקרב החדש על הזרם, ממש כמו אדיסון.

ייקח זמן עד שנרגיש במהפכה הזו ועד שמחשבים קוונטים יהפכו לשימושיים ויופצו לבתים פרטיים, אך היום הזה יגיע כפי שהשימוש הנרחב בחשמל הגיע בסופו של דבר לכל העולם (ואם ננסה להעריך כמה זמן זה ייקח לפי הסיפור של החשמל, הייתי מהמר על משהו כמו מאה שנה).

עוד בנושא באתר הידען:
אדיסון, טסלה ווסטינהאוז: מלחמת הזרמים
שובה של טכנולוגיה חשמלית שקודמה בעבר על ידי תומס אדיסון
IBM חשפה מערכת מחשוב קוונטי משולבת ראשונה מסוגה לשימוש מסחרי
ישראל תשקיע במערך מיחשוב קוונטי לנושאי בטחון