מחשוב קוונטי – או למה העתיד כנראה מתכנן לנו סחרחורת
מה בכלל הסיפור עם מחשוב קוונטי?
אם מחשב רגיל היה מכונית משפחתית – מחשב קוונטי הוא חללית שמונעת באנרגיה מסתורית, עם פוטנציאל לעשות הכל מהר פי מיליון (ואולי גם להיעלם אל יקום מקביל, מי יודע). אבל איך זה עובד? למה כולם מדברים על זה? ובאמת יש סיכוי שבעתיד הקרוב נשתמש במחשבים קוונטיים להכנת מצגות משמימות? בואו נצלול לעולם הקוונטי ונבין מה קורה שם.
אז מה ההבדל בין מחשב רגיל למחשב קוונטי?
נתחיל בבסיס – מחשבים קלאסיים משתמשים בביטים אשר מייצגים או 0 או 1, וזהו. לעומת זאת, מחשבים קוונטיים משתמשים בקיוביטים (Qubits), שהם כמו אמני קרקס: יכולים להיות בו-זמנית גם 0 וגם 1 (תודות למצב שנקרא "סופרפוזיציה").
- סופרפוזיציה: הקיוביט לא אומר "אני 0" או "אני 1" – אלא "אני גם וגם!". ותחשבו עכשיו על מיליוני קיוביטים כאלה שעובדים יחד… מסחרר, לא?
- שזירה קוונטית: שני קיוביטים יכולים להיות "מחוברים" באופן שבו שינוי באחד ישפיע מיידית על השני, אפילו אם הם בקצוות שונים של הגלקסיה. לנינוחות, נא לא לנסות זאת בבית.
- מדידה קוונטית: ברגע שמודדים קיוביט, הוא מחליט על מקום אחד – 0 או 1 – וכל האופציות האחרות נעלמות. מה שעושה את זה שימושי אבל גם שובב במיוחד.
למה זה טוב לנו (ולא רק למדענים עם משקפיים עבים)?
מחשוב קוונטי פותח דלתות לאפשרויות מטורפות בתחומים כמו אבטחת מידע, פיתוח תרופות, בינה מלאכותית, ואפילו תכנון מערכות פיננסיות חכמות יותר. אבל איך בדיוק?
1. קריפטוגרפיה – או איך להרוס להאקרים את החיים
הצפנה קלאסית מסתמכת על העובדה שלא ניתן לפצח מספרים גדולים מהר מדי. מחשב קוונטי? הוא מסוגל לשבור קודים כאלו בשניות. אז עכשיו מדענים מנסים לפתח קריפטוגרפיה קוונטית – אולי הפעם יהיה סוף סוף אינטרנט שבאמת מאובטח?
2. תרופות – סוף סוף בלי ניסוי וטעייה
היכולת לדמות מולקולות ברמה הקוונטית תאפשר פיתוח תרופות מדויקות בהרבה – בלי לבלות 20 שנה על כל מחקר תרופתי.
3. בינה מלאכותית – קופצים שלב קדימה
אלגוריתמים למידת מכונה יכולים "ללמוד" במהירות מסחררת עם מחשבים קוונטיים, מה שאומר שבינה מלאכותית תהיה חכמה הרבה יותר, ואולי, יום אחד, היא גם תבין סוף סוף את ההומור האנושי…
אז… מתי נוכל לקנות מחשב קוונטי לבית?
פה אנחנו נכנסים לשאלה הגדולה – מתי המחשוב הקוונטי יהיה מעשי? כרגע, מחשבים קוונטיים הם ענקיים, מסובכים, ודורשים סביבות קירור לקירור קיצוני (מינוס 273 מעלות!). אז אם אתם רוצים אחד, תכינו מקום במרתף…
אבל… חברות כמו Google, IBM, ו-D-Wave כבר מפתחות מערכות ראשונות שזמינות דרך הענן. כלומר, אולי לא נשתמש במחשבים קוונטיים בבית, אבל האפליקציות שלנו? הן כנראה יריצו חישובים קוונטיים מאחורי הקלעים תוך כמה שנים!
חמש שאלות שאנשים תמיד שואלים:
- 1. האם מחשבים קוונטיים באמת יחליפו את כל המחשבים הרגילים?
לא בטוח. מחשבים קלאסיים ימשיכו לבצע משימות יומיומיות, אבל המחשוב הקוונטי מיועד לבעיות שמתאימות במיוחד לגישת הקיוביטים. - 2. האם זה אומר שהאינטרנט שלנו יהיה פחות מאובטח?
החדשות הרעות – כן. החדשות הטובות? כבר עובדים על הצפנה קוונטית שלא ניתן לפענח. - 3. האם מחשב קוונטי יכול לנצח אותי בשחמט?
התשובה היא… תלוי. אם משחק השחמט היה מערב מיליארדים של חישובים במקביל – אולי. אבל רוב הזמן, אלגוריתמים חכמים על גבי מחשבים רגילים עושים את העבודה מצוין. - 4. כמה קיוביטים צריך כדי לחשב דברים מורכבים?
כמה שיותר! כיום, אנחנו מדברים על עשרות עד מאות קיוביטים, אבל כדי לראות אימפקט רציני – נזדקק לאלפים ומיליונים. - 5. האם מחשוב קוונטי יעזור לנו להבין את הטעם של מסטיק לעוס?
אמנם זה לא ממש בתוכניות, אבל בגדול? למה לא. אם הוא יכול לפתור הצפנה, בטח יוכל גם להבין סודות אחרים של היקום…
אז מה הלאה?
מחשוב קוונטי הוא לא רק גימיק מגניב – מדובר בתחום שישפיע באופן מהותי על הדרך שבה אנחנו משתמשים בטכנולוגיה. אמנם אנחנו עדיין בשלבים הראשוניים