מחשב קוונטי בדרך, אבל מתי הוא יגיע?

דמיינו מכונה שיכולה לפתור תוך שעות בעיות שלוקח למחשבים המהירים ביותר כיום מיליוני שנים לפצח. זהו החזון של מחשבים קוונטיים – טכנולוגיה שמבטיחה לחולל מהפכה בתחומים כמו רפואה, חומרים, פיננסים ואפילו חקלאות. במרץ 2025, התעשייה הזו נמצאת בנקודת מפנה: ההתקדמות מרשימה, ההשקעות זורמות, וההייפ בשמיים – אבל האם אנחנו באמת קרובים למחשב קוונטי שימושי?

מה זה בכלל מחשב קוונטי?

בניגוד למחשבים רגילים, שמשתמשים בביטים (0 או 1) כדי לעבד מידע, מחשבים קוונטיים פועלים עם קיוביטים – יחידות מידע שיכולות להיות ב-0, ב-1, או בשילוב של שניהם בו זמנית, תופעה שנקראת "סופרפוזיציה". בנוסף, קיוביטים יכולים להיות "משתלבים" (entangled), כלומר המצב של אחד משפיע מיד על השני, גם אם הם מופרדים במרחק עצום. שני הקסמים האלה של מכניקת הקוונטים מאפשרים למחשבים האלה לבצע חישובים מורכבים במהירות מסחררת עבור בעיות מסוימות, כמו פיצוח הצפנות או סימולציה של מולקולות.

הרעיון נולד בשנות ה-80, כשפיזיקאים כמו ריצ'רד פיינמן הציעו לנצל את חוקי הקוונטים לחישובים. מאז, התחום התפתח בקפיצות: ב-1994 פיתח פיטר שור אלגוריתם שיכול לפרק מספרים ענקיים במהירות (משהו שמאיים על ההצפנה המודרנית), וב-1996 גילה לוב גרובר דרך לחפש במהירות בנתונים לא מאורגנים. אבל התיאוריה היא דבר אחד – להפוך את זה למכונה עובדת זה אתגר אחר לגמרי.

איפה אנחנו עומדים היום?

מחשבים קוונטיים כבר קיימים ומתפקדים, אבל הם עדיין בשלב שנקרא "NISQ" – Noisy Intermediate-Scale Quantum, כלומר "רועשים ובינוניים". יש להם עשרות עד מאות קיוביטים, אבל הם מלאים בטעויות ורחוקים מלהיות יציבים מספיק לפתרון בעיות עולם אמיתיות בקנה מידה גדול. עם זאת, ההתקדמות מרשימה, והחברות המובילות דוחפות את הגבולות.

• מניות הקוונטים מתאוששות: האם המשקיעים מתעלמים מאזהרות מנכ"ל אנבידיה?
• למה מניות הקוואנטים נופלות כבר יומיים? "זה מסובך בטירוף" - ג'נסן הואנג שוב מפיל את מניות הקוונטים

גוגל: בסוף 2024, גוגל חשפה את שבב ה-Willow שלה, שפתר בעיה תוך פחות מחמש דקות – חישוב שלדבריהם היה לוקח לסופר-מחשב המהיר בעולם 10 בחזקת 25 שנים (יותר מגיל היקום!). השבב הזה משתמש בקיוביטים מוליכי-על, והצליח להראות שתיקון שגיאות (error correction) יכול להפחית את שיעור הטעויות ככל שמוסיפים קיוביטים – צעד קריטי לקראת קנה מידה גדול.

מיקרוסופט: בפברואר 2025, מיקרוסופט הכריזה על שבב Majorana 1, שמשתמש בקיוביטים טופולוגיים – סוג חדש של קיוביט שמבטיח עמידות גבוהה יותר לרעש. החברה טוענת שזה מקצר את לוח הזמנים למחשב שימושי מ"עשורים" ל"שנים", אם כי יש ספקנים שמטילים ספק בטענות האלה ומחכים לראות נתונים נוספים.

IBM: ענקית הטכנולוגיה ממשיכה לפתח מעבדים קוונטיים עם קיוביטים מוליכי-על. ב-2021 היא הציגה מעבד עם 127 קיוביטים, וב-2024 הכריזה על Osprey עם 433 קיוביטים. המטרה שלה היא להגיע ל-1,121 קיוביטים עם מעבד Condor ב-2025, תוך שיפור תיקון השגיאות.

• טאואר בשת"פ עם אלסיון פוטוניקס: יספקו פתרונות תקשורת אופטית
• סטארט-אפ האבטחה Charm Security השלים גיוס של 8 מיליון דולר
• תוכן שיווקי "הקרנות הפאסיביות מהוות 60% מהענף"

PsiQuantum: הסטארט-אפ מקליפורניה בוחר בגישה שונה – קיוביטים פוטוניים (מבוססי אור). בראשית 2025 הם חשפו את שבב Omega, שמיוצר על ידי GlobalFoundries, וטענו שהוא מכיל את כל הרכיבים הדרושים למחשב קוונטי בקנה מידה גדול. החברה עובדת עם שותפים כמו Mercedes-Benz ו-Boehringer Ingelheim כדי לבחון יישומים, ומתכננת מחשב שימושי בבריסביין, אוסטרליה, עד סוף 2027.

אמזון, אינטל ואנבידיה: אמזון נכנסה למירוץ עם שבב קוונטי ראשון, אינטל מפתחת טכנולוגיה משלה, ונבידיה הכריזה על מעבדת מחקר חדשה בבוסטון שתשלב חישוב קוונטי עם חישוב מואץ – מה שמראה כמה התחום מושך ענקיות טכנולוגיה.

סטארט-אפים נוספים: חברות כמו IonQ (קיוביטים של יונים לכודים), Rigetti (מוליכי-על), ו-Xanadu (פוטוניים) ממשיכות לדחוף קדימה, כל אחת עם גישה ייחודית משלה.

חברות הקוונטים הנסחרות בוול סטריט

מניות של חברות בתחום בוול סטריט: למה מניות הקוואנטים נופלות כבר יומיים? "זה מסובך בטירוף" - ג'נסן הואנג שוב מפיל את מניות הקוונטים;  

מנכ"ל D-Wave: "השגנו עליונות קוונטית – זו פריצת דרך אמיתית"; המניה מזנקת 20%; המניה שמקפיצה את תחום הקוונטים - מה צפוי בהמשך?

ההישגים: מה כבר השגנו?

התקדמות משמעותית כבר כאן. גוגל הוכיחה שתיקון שגיאות עובד, מיקרוסופט חוקרת פיזיקה חדשנית עם קיוביטים טופולוגיים, ו-PsiQuantum בונה שבבים שמתאימים לתשתיות קיימות כמו סיבים אופטיים ומרכזי נתונים. ממשלות משקיעות מיליארדים – יותר מ-50 מיליארד דולר ברחבי העולם, לפי הערכות – והאו"ם הכריז על 2025 כ"שנת המדע הקוונטי הבינלאומית". בארה"ב, אילינוי משקיעה 500 מיליון דולר בקמפוס קוונטי בשיקגו, ובאוסטרליה ניתנו 620 מיליון דולר ל-PsiQuantum.

בשוק הפרטי, מספר פרויקטים של "הוכחת היתכנות" עלה ב-50% בין 2022 ל-2024, עם למעלה מ-150 יוזמות פעילות. חברות כמו Booz Allen ו-Airbus Ventures שמות כסף על השולחן, ומניות של חברות קוונטיות זינקו ביותר מ-1,000% ב-2024, ולמרות הטלטלות בחודשים האחרונים הם בתשואה נאה גם השנה. 

האתגרים: מה עוצר אותנו?

למרות ההתלהבות, המכשולים עדיין גדולים. הקיוביטים עדינים להפליא – רעש תרמי, הפרעות אלקטרומגנטיות ואפילו רעידות קלות עלולים לשבש אותם. כדי לשמור על יציבות ("קוהרנטיות"), רוב המערכות דורשות קירור לטמפרטורות קיצוניות של מינוס 270 מעלות צלזיוס, כמו אלה שמייצרים במתקני קריו ב-Stanford Linear Accelerator, שבהם PsiQuantum בודקת את השבבים שלה. זה הופך את המחשבים האלה ליקרים ומסובכים לתפעול.

שגיאות הן בעיה נוספת. ככל שמוסיפים קיוביטים, שיעור השגיאות עולה, וצריך אלגוריתמים מתוחכמים לתיקון. גוגל הראתה התקדמות כאן, אבל כדי להגיע ל"יתרון קוונטי" אמיתי – שבו מחשב קוונטי עולה על מחשב רגיל בבעיות מעשיות – צריך כמיליון קיוביטים עם שגיאות מינימליות. לשם השוואה, ה-Willow של גוגל הוא רק 100 קיוביטים.

חסרון נוסף הוא כוח אדם. אין מספיק מומחים שיודעים לתכנן, לתכנת ולתפעל את המערכות האלה. יש הצעות להשתמש בבינה מלאכותית כדי לגשר על הפער – IBM, למשל, כבר משתמשת במודלים של שפה גדולים כדי לעזור למפתחים – אבל זה עדיין לא פתרון מלא.

מה השימושים העתידיים?

כשמחשבים קוונטיים יהיו מוכנים, הם לא יחליפו את המחשב הביתי שלכם, אלא ישלימו אותו. הם יתאימו במיוחד לבעיות אופטימיזציה וסימולציה שמחשבים רגילים נכשלים בהן:

רפואה: תכנון תרופות חדשות על ידי סימולציה של אינטראקציות מולקולריות – משהו שיכול לקחת שעות במקום שנים.

חומרים: פיתוח חומרים חדשים לסוללות יעילות או מוליכי-על.

חקלאות: שיפור ייצור דשנים, שצורך כיום 3-5% מגז הטבע העולמי, עם חלופות חסכוניות יותר.

פיננסים: אופטימיזציה של תיקי השקעות בזמן אמת.

אבטחה: פיצוח הצפנות ישנות (ולכן גם פיתוח הצפנות חדשות עמידות לקוונטים).

אנליסטים ממקינזי מעריכים שתחומים כמו תחבורה, כימיה, פיננסים ומדעי החיים ירוויחו עד 2 טריליון דולר עד 2035 בזכות מהפכת הקוונטים.

מתי זה יקרה?

אז מתי נראה מחשב קוונטי שימושי? הדעות חלוקות. ג'נסן הואנג, מנכ"ל נבידיה, אמר במרץ 2025 שזה עשוי לקחת 15-30 שנה, עם הערכה סבירה של 20 שנה. אחרים אופטימיים יותר: PsiQuantum מתכננת מחשב פעיל עד 2027, ומומחים כמו מאט לנגיון מבוסטון קונסלטינג גרופ חושבים ש"יתרון קוונטי תעשייתי" ראשון עשוי להגיע תוך 12-18 חודשים, אפילו לפני תיקון שגיאות מלא. עד 2029, הם צופים נקודת מפנה גדולה.

השוואה מעניינת היא למחשבים רגילים: גם הם היו שימושיים עוד לפני שהיו מושלמים – מהסימולציות הגרעיניות של פרויקט מנהטן ועד חישובי מפקד האוכלוסין. הקוונטים עשויים לעקוב אחרי מסלול דומה.

התעשייה במירוץ: ענקיות טכנולוגיה, סטארט-אפים וממשלות שופכים משאבים כדי להגיע ראשונים לפריצת הדרך. גוגל מובילה בתיקון שגיאות, PsiQuantum בקנה מידה, ומיקרוסופט בחדשנות פיזיקלית. אבל כמו שפיטר בארט, משקיע ב-PsiQuantum, אמר: "המעבר ממערכות קטנות של היום לגדולות שדרושות ליישומים שימושיים הוא קפיצה ענקית." זה מזכיר את הדרך למכוניות אוטונומיות – פעם נראו כחלום רחוק, וכיום הן נוסעות בסן פרנסיסקו. בקיצור, מחשב קוונטי מעשי מגיע, והוא קרוב יותר ממה שהיה לפני חמש שנים. אבל הדרך עוד ארוכה, מלאה באתגרים טכניים ובהזדמנויות אדירות. השאלה היא לא "אם", אלא "מתי" – וכמה מהר נצליח להפוך את הקסם הקוונטי לכלי שמשנה את העולם.