חיישנים, תרופות ולוגיסטיקה: השימושים המבטיחים של המהפכה הקוונטית

כמה זמן נצטרך לחכות עד שנראה מחשבים קוונטיים בחנויות? אין תשובה ברורה, אבל בחברות ענק כמו גוגל Alphabet -0.12%  ו-IBM International Business Machines Corporation IBM -0.94%   וגם בחברות קטנות יותר כמו D-Wave D-Wave Quantum -3.66%  ו-TreQ מסכימים על השימושים הכי מבטיחים - החל מתרופות חדשות ועד לדרכים טובות יותר להוביל חבילות. אבל יש עוד הרבה סימני שאלה לגבי איך יראה העולם כשמחשבים קוונטיים יהיו חלק ממנו.

אם המחשב הרגיל שלכם עובד עם ביטים שיכולים להיות רק 0 או 1, מחשבים קוונטיים משתמשים בקיוביטים שיכולים להיות גם 0 וגם 1 באותו זמן. זה כאילו שבמקום לבדוק כל אפשרות בנפרד, הם בודקים הרבה אפשרויות במקביל ו"מדברים" אחד עם השני כדי לעבד מידע מהר יותר.

בעולם הקוונטי יש שני סוגים עיקריים של טכנולוגיה. כשאנשים מדברים על מחשוב קוונטי, הם בדרך כלל מתכוונים למודל "שערים" אוניברסלי. הסוג השני נקרא מודל החישוב האדיאבטי. "זו טכנולוגיה אחרת לגמרי," מסבירה מנדי בירץ' מחברת TreQ שעוסקת ביישומי קוונטים לתעשייה. ענקיות הטכנולוגיה מתחרות ביניהן בפיתוח מחשוב קוונטי מבוסס שערים, מודל המקביל למודל המעגלים במחשבים קלאסיים. הוא מבוסס על הפעלת שערים לוגיים קוונטיים, כל חברה עם הגישה המיוחדת שלה. לעומתן, D-Wave מתמקדת במודל החישוב האדיאבטי, כאשר הרעיון במודל הזה הוא להתחיל ממצב קוונטי פשוט שמייצג את פתרון בעיה קלה, ואז לשנות את המערכת בצורה איטית (אדיאבטית) כך שהיא תתאים לבעיה קשה יותר, שבעיקר עוזרת לחברות לייעל את הפעילות שלהן. למרות שגם לטכנולוגיה הזו יש עוד דרך לעבור, בניגוד למודל השערים שעדיין בפיתוח, היא כבר מביאה ערך אמיתי לעסקים. זה יותר כמו לקבל הערכה טובה מאשר תשובה מדויקת," אמרה בירץ'. ובכל זאת, המערכות האלה יכולות לעזור לחברות לעבוד טוב יותר ממה שהן יכולות עם מחשבים רגילים.

"מחשבים קוונטיים יכולים לפתור בעיות שאי אפשר לפתור עם בינה מלאכותית או מחשבי-על, אפילו בתרחיש הכי טוב," אומרת צ'רינה צ'ו מ-Google Quantum AI, החברה שמפתחת את שבב Willow הקוונטי. צ'ו מדברת על מה שנקרא "עליונות קוונטית" - כשמחשב קוונטי עושה חישובים שאף מחשב רגיל לא יכול לעשות באופן מעשי. למשל, חישוב של 5 דקות במחשב קוונטי יכול לקחת כמו 10 ספטיליון שנים (מספר עם 25 אפסים) במחשב-על רגיל. לפעמים מחשבים קוונטיים משיגים "יתרון קוונטי", כלומר הם פשוט עובדים טוב יותר ממחשבים רגילים.

• סוכנות הביטחון האמריקאית בחרה חברות מחשוב קוונטי: מי ברשימה?
• האינפלציה בארה"ב תעלה ב-2%-3% בגלל המכסים"

עליונות קוונטית

לאחרונה הגיעו חדשות מעניינות ממדענים ב-D-Wave ומוסדות מחקר נוספים שפרסמו דו"ח במרץ האחרון. הם הכריזו שהצליחו להדגים "עליונות קוונטית אמיתית בבעיה מעשית מהעולם האמיתי" - הדגמה ראשונה מסוגה בעולם. החברה הצליחה לדמות חומרים מגנטיים תוך דקות, ברמת דיוק שהייתה לוקחת כמעט מיליון שנים במחשב-על רגיל. אלן בראץ, מנכ"ל D-Wave, הסביר שהיכולת הזאת יכולה לקדם טכנולוגיות כמו טלפונים חכמים וחיישנים שונים.

"אנחנו משתשים בחיישנים ב-MRI, בסורקי מוח ולב. החיישנים האלה הם חומרים מגנטיים," הוא מסביר. "היתרון הוא שנוכל לראות דברים בגוף האדם שעדיין לא יכולים לראות, להבין טוב יותר ולאבחן טוב יותר."

בראץ אמר גם ל-CNBC בינואר שחברת D-Wave כבר עובדת באופן מסחרי, וחברות כמו מאסטרקארד וחברת התקשורת היפנית NTT Docomo כבר משתמשות במחשבים הקוונטיים שלהם. "לא בעוד 30 שנה, לא בעוד 20 שנה, לא בעוד 15 שנה," הדגיש בראץ. גם חברת Patterson Food Group משתמשת בטכנולוגיה כדי לקבוע לוחות זמנים לעובדים בצורה יעילה יותר. אבל למרות הכל, ההכנסות של D-Wave עדיין נמוכות - רק 1.9 מיליון דולר ברבעון האחרון שדווח.

• ג'יי פי מורגן מוביל בשקט את מהפכת המחשוב הקוונטי
• כרטיס הזהב של טראמפ - התכנית השאפתנית והשאלות הרבות שהיא מעוררת
• תוכן שיווקי "הקרנות הפאסיביות מהוות 60% מהענף"

טכנולוגיה קוונטית ורפואה

צ'ו מגוגל התייחסה גם לחשיבות של טכנולוגיה קוונטית בתחום הרפואה. "לפני 21 שנים בעלי קיבל אבחנה קשה של סרטן," היא סיפרה. הוא עבר כימותרפיה והקרנות שלא עזרו, אבל הצליח להשתתף בניסוי קליני שהציל את חייו. היום בעלה של צ'ו הוא רופא אונקולוג. לדבריה, מחשוב קוונטי שיכול "לחשב מה קורה בתוך המולקולות עצמן" יוכל לשפר את היכולת שלנו לפתור בעיות רפואיות קשות.

כשמדובר במודל השערים הקוונטי, בירץ' מאמינה שכל מקום שמחשוב רב-עוצמה חשוב בו היום ישתנה מאוד בזכות טכנולוגיה קוונטית בעתיד. אבל היא מודה: "אני לא יודעת אם זה יקרה בעוד 5 שנים, 10 שנים או 20 שנה." היא צופה שתעשיית הפיננסים תשתמש באופטימיזציה קוונטית, אבל היא ממש נלהבת מההשפעה על תעשיית התרופות, שבעצם פועלת לפי חוקי הפיזיקה הקוונטית בגלל השימוש בתרכובות אורגניות (למעשה, כל החומר והאנרגיה בעולם פועלים לפי חוקי הקוונטים מטבעם).

כשהיא מדברת על תרופות, בירץ' מסבירה: "כרגע, הדינמיקה המולקולרית כל כך מסובכת שהמתמטיקה נהיית בלתי אפשרית מהר מאוד. אבל תארו לעצמכם, בתהליך של גילוי תרופות, במקום לעשות ניסויים במעבדה אחד אחרי השני, אפשר יהיה להריץ מיליוני סימולציות במחשב ברמה המולקולרית לפני שבכלל מגיעים לניסויים במעבדה." זה, היא אומרת, ייתן למדענים סיכוי הרבה יותר גבוה למצוא פתרונות, וישפיע גם על תעשיות כמו תעופה, חלל וביטחון. יש אנשים שדואגים מההשפעות השליליות האפשריות של טכנולוגיה כל כך חזקה, אבל בירץ' מזכירה: "טכנולוגיה תמיד נייטרלית. רק כשבני אדם משתמשים בה היא עושה טוב או רע."

"ואז יש דברים פחות מסעירים אבל יותר נפוצים כמו אופטימיזציה," מוסיפה בירץ'. "אם אתם חברה כמו FedEx או UPS וחוסכים 1% בחשבון הדלק - זה משמעותי מאוד." שיפור מערכות הלוגיסטיקה בנמלים כבר קורה היום בזכות הטכנולוגיה הזו. דבר אחד שכנראה יקרה עם כל פתרון קוונטי הוא שהוא יעבוד בשילוב עם מחשבי-על ומחשבי בינה מלאכותית. חלק מהעבודה אפשר לעשות רק עם מחשוב קוונטי, אבל עם כל התשתיות שכבר קיימות, הגיוני להשתמש במה שכבר יש.