חברת קוונטום מאשינס הודיעה כי הצליחה להפעיל את מעבד ה־Novera של Rigetti Computing באמצעות פלטפורמת השליטה OPX1000 ותוכנת הכיול האוטומטי QUAlibrate, ולהגיע לרמת דיוק חציונית של 99.5% בשערים דו־קיוביטיים. בנוסף, החברה דיווחה על דיוק חציוני של 99.93% בשערים חד־קיוביטיים בכל תשעת הקיוביטים של המעבד.

הניסוי בוצע באתר של Rigetti, כאשר צוות של קוונטום מאשינס הפעיל וכייל את המעבד באמצעות מערך שליטה חיצוני מלא. לפי החברה, מדובר בביצועים הגבוהים ביותר שהושגו עד כה למערכת Novera מלאה בשיתוף עם ספק חיצוני של מערכות שליטה.

מעבר לנתון הטכני עצמו, ההכרזה חשובה משום שהיא מדגימה כי מעבדים קוונטיים מסחריים יכולים לפעול ברמת ביצועים גבוהה גם מחוץ לסביבת השליטה המקורית של היצרן. זהו צעד בכיוון של תעשייה פתוחה ומודולרית יותר, שבה מעבד קוונטי, מערכת שליטה, תוכנות כיול ותשתיות מחשוב קלאסיות יכולים להגיע מחברות שונות ולהשתלב למערכת אחת.

השליטה בקיוביטים הופכת לשכבת תשתית

קוונטום מאשינס אינה מפתחת את הקיוביטים עצמם, אלא את שכבת השליטה, התזמור והכיול של מחשבים קוונטיים. מערכת OPX1000 שלה אחראית על הפעלת הקיוביטים בזמן אמת באמצעות פולסים מדויקים, סנכרון בין רכיבי המערכת, ביצוע מדידות, הפעלת לולאות משוב ואופטימיזציה של הביצועים.

לצד החומרה, החברה מפעילה את QUAlibrate, תוכנה לאוטומציה של תהליכי כיול במחשבים קוונטיים. כיול הוא אחד מצווארי הבקבוק המרכזיים בתחום: כל קיוביט דורש כיוון של פרמטרים רבים, והפרמטרים האלה משתנים עם הזמן ומשפיעים זה על זה. ככל שמספר הקיוביטים גדל, כיול ידני נעשה איטי ומורכב יותר, ולכן אוטומציה של תהליכי הכיול הופכת לרכיב תשתיתי חיוני.

בניסוי הנוכחי, העבודה כללה כיול אוטומטי, כיוון מקבילי של רכיבי המערכת, אופטימיזציה של השליטה בזמן אמת ומעקב אחר ביצועי המערכת כולה. התוצאה הייתה ביצועים יציבים בכל 11 החיבורים הזמינים בין זוגות קיוביטים במעבד Novera.

Rigetti מספקת את המעבד, קוונטום מאשינס את שכבת ההפעלה

Rigetti Computing היא אחת החברות הבולטות בתחום המחשוב הקוונטי מבוסס מוליכי־על. מעבד Novera הוא מעבד קוונטי מסחרי בן 9 קיוביטים, המיועד לפריסה מקומית במעבדות מחקר ופיתוח. לפי Rigetti, Novera מבוסס על ארכיטקטורת Ankaa של החברה, הכוללת סידור ריבועי של קיוביטים ומצמדים ניתנים לכיוון.

השילוב בין Novera לבין מערכת השליטה של קוונטום מאשינס אינו רק הדגמה נקודתית. הוא משתלב במגמה שבה לקוחות בתחום הקוונטום, ובהם מעבדות לאומיות, מוסדות מחקר וחברות טכנולוגיה, מבקשים גישה פתוחה וגמישה יותר למערכות קוונטיות. במקום לקבל “קופסה סגורה” מספק יחיד, הם יכולים לשלב מעבד של יצרן אחד עם מערכות שליטה, תוכנות וכלי כיול של ספקים אחרים.

אנדרו בסטוויק, סגן נשיא בכיר למערכות קוונטיות ב־Rigetti, אמר כי התוצאות מדגימות את הבשלות הגוברת של האקוסיסטם הקוונטי הרחב, ואת האפשרות להגיע לביצועים גבוהים באמצעות ערימות שליטה ותוכנה חיצוניות.

המשמעות: מחשבים קוונטיים גדולים ידרשו אקוסיסטם פתוח

המחשוב הקוונטי עדיין רחוק מהיקפים מסחריים רחבים, אך התעשייה כבר מתמודדת עם בעיית סקלביליות ברורה: ככל שמספר הקיוביטים גדל, עולה גם המורכבות של השליטה, הכיול והתחזוקה של המערכת. לכן, לא מספיק לשפר את איכות הקיוביטים עצמם. יש צורך בתשתיות שיאפשרו להפעיל מערכות גדולות, לשמור על רמת שגיאות נמוכה ולחזור על התהליך בסביבות שונות.

לדברי איתמר סיון, מנכ"ל קוונטום מאשינס, ככל שהמערכות גדלות, כיול ותזמור הופכים לאתגרי תשתית בסיסיים. לדבריו, עתיד המחשוב הקוונטי לא תלוי רק בקיוביטים טובים יותר, אלא גם ביכולת להפעיל מערכות מורכבות בסביבות שונות ובאמינות גבוהה.

ההישג הנוכחי אינו הופך את Novera למחשב קוונטי מסחרי כללי, ואינו משנה לבדו את מצב התחום. אך הוא מדגים רכיב חשוב בדרך לשם: היכולת לחבר בין מעבד קוונטי מסחרי לבין מערכת שליטה חיצונית, ולשמור על ביצועים ברמה שמוגדרת כיעד על ידי יצרנית המעבד.

עבור קוונטום מאשינס, זו גם הוכחה למיצוב שלה כספקית תשתית במחשוב קוונטי. במקום להתחרות ישירות ביצרניות הקיוביטים, החברה מבקשת להפוך לשכבת ההפעלה של מערכות קוונטיות מסוגים שונים – ממוליכי־על ועד פלטפורמות אחרות – ולספק את הבקרה, הכיול והאורקסטרציה שיידרשו למערכות גדולות יותר.

Novera מוגדר על ידי Rigetti כמעבד QPU מסחרי בן 9 קיוביטים המיועד לפריסה מקומית, ומבוסס על ארכיטקטורת Ankaa עם קיוביטים בסריג ריבועי ומצמדים ניתנים לכיוון. (Rigetti Computing) ההקשר הרחב יותר הוא ש־Quantum Machines ו־Rigetti כבר הדגימו בעבר כיול אוטומטי של Novera במסגרת אתגר AI for Quantum Calibration, שבו הודגש כי כיול הפך לצוואר בקבוק מרכזי בסקיילינג של מערכות קוונטיות. (Quantum Machines)

הפוסט קוונטום מאשינס הפעילה מעבד של Rigetti ברמת דיוק של 99.5% בשערים דו־קיוביטיים הופיע לראשונה ב-Chiportal.

אנבידיה הכריזה על NVIDIA Ising, משפחה חדשה של מודלי בינה מלאכותית פתוחים שנועדה לסייע לחוקרים, למעבדות ולחברות לפתח מחשבים קוונטיים שימושיים ואמינים יותר. לפי החברה, מדובר במשפחה ראשונה מסוגה של מודלים פתוחים המתמקדים בשני צווארי בקבוק מרכזיים בדרך למחשוב קוונטי מעשי: כיול של מעבדים קוונטיים ותיקון שגיאות קוונטיות.

השם Ising נלקח מן המודל המתמטי איזינג, שנחשב לאחד המודלים החשובים בפיזיקה הסטטיסטית להבנת מערכות מורכבות. באנבידיה מבקשים לרמוז באמצעותו שהמודלים החדשים אמורים למלא תפקיד דומה גם בעולם הקוונטי: להפוך מערכת מסובכת, רגישה ורועשת למערכת שניתן לנתח, לשלוט בה ולהרחיב אותה.

האתגר הזה מהותי במיוחד משום שמעבדים קוונטיים עדיין סובלים משיעורי שגיאה גבוהים ומחוסר יציבות. כל ניסיון להפעיל יישומים קוונטיים בקנה מידה משמעותי מחייב גם כיול מתמשך של המערכת וגם מנגנוני תיקון שגיאות מהירים ומדויקים. כאן, לפי אנבידיה, אמורה הבינה המלאכותית להפוך לשכבת הבקרה של המכונה הקוונטית, ולחבר בין העולם הקלאסי לבין הקיוביטים השבריריים.

המשפחה החדשה כוללת שני רכיבים מרכזיים. הראשון, Ising Calibration, הוא מודל ראייה־שפה שנועד לפרש במהירות מדידות ממעבדים קוונטיים ולסייע באוטומציה של תהליכי כיול שוטפים. באנבידיה אומרים כי המודל קטן פי 15 מהחלופות הקיימות, אך עדיין מסוגל להגיב במהירות למדידות ולתמוך בסוכני AI שמבצעים כיול מתמשך.

הרכיב השני, Ising Decoding, כולל שתי גרסאות של מודל רשת נוירונים קונבולוציונית תלת־ממדית, אחת מותאמת למהירות ואחת לדיוק. המודלים הללו מיועדים לפענוח בזמן אמת של המידע הדרוש לתיקון שגיאות קוונטיות. לדברי אנבידיה, הם מספקים ביצועים מהירים עד פי 2.5 ודיוק גבוה עד פי 3 לעומת PyMatching, שנחשב כיום לאחד הכלים הפתוחים המרכזיים בתחום.

מנכ"ל אנבידיה, ג'נסן הואנג, אמר כי בינה מלאכותית היא רכיב חיוני בהפיכת המחשוב הקוונטי לשימושי. לדבריו, עם Ising הופך ה־AI ל"שכבת הבקרה" או ל"מערכת ההפעלה" של המכונות הקוונטיות, במטרה להפוך קיוביטים שבריריים למערכות Quantum-GPU אמינות וניתנות להרחבה.

באנבידיה מדגישים כי המודלים החדשים אינם עומדים בפני עצמם, אלא משתלבים בתוך פלטפורמת CUDA-Q של החברה למחשוב היברידי קוונטי־קלאסי, וכן עם טכנולוגיית NVQLink לחיבור בין QPU ל־GPU. במילים אחרות, החברה מבקשת לבסס כאן מעטפת שלמה: לא רק שבבים ומאיצים, אלא גם שכבת תוכנה, כלים, מודלים ומיקרו־שירותים שיאפשרו להפעיל שליטה, כיול ותיקון שגיאות בזמן אמת.

אחד ההיבטים הבולטים בהכרזה הוא האופי הפתוח של המודלים. אנבידיה מספקת לא רק את המודלים עצמם, אלא גם מדריך לתהליכי עבודה, נתוני אימון ומיקרו־שירותי NVIDIA NIM, כדי לאפשר לחוקרים ולמפתחים להתאים את הפתרונות לארכיטקטורות חומרה שונות ולמקרי שימוש ייעודיים. החברה גם מדגישה שניתן להריץ את המודלים באופן מקומי, מה שעשוי להיות חשוב במיוחד עבור גופים שמבקשים להגן על מידע קנייני או מחקרי.

לפי אנבידיה, שורה ארוכה של חברות, אוניברסיטאות ומעבדות כבר החלו לאמץ את משפחת Ising. בתחום הכיול נכללים ברשימה גופים כמו Atom Computing, IonQ, IQM, Infleqtion, Q-CTRL, אוניברסיטת הרווארד והמעבדה הלאומית פרמי. בתחום הפענוח ותיקון השגיאות נזכרות בין השאר אוניברסיטת קורנל, SEEQC, המעבדה הלאומית סנדיה, אוניברסיטת שיקגו, אוניברסיטת דרום קליפורניה ואוניברסיטאות נוספות בארה"ב, אירופה ואסיה.

המהלך משתלב במאמץ רחב יותר של אנבידיה להרחיב את נוכחותה גם לעולם המחשוב הקוונטי, מעבר למעמדה המרכזי בשוק הבינה המלאכותית הקלאסית. בשנים האחרונות החברה בנתה בהדרגה קו מוצרים ותוכנה שמחבר בין סימולציה קוונטית, בקרה בזמן אמת, האצת חישובים ומחשוב היברידי. כעת היא מנסה להוסיף גם שכבת מודלים ייעודיים שיסייעו להתגבר על מגבלות החומרה הקוונטית עצמה.

ההכרזה גם משקפת תפיסה רחבה יותר שלפיה הדרך למחשבים קוונטיים שימושיים לא תעבור רק דרך שיפור הקיוביטים, אלא גם דרך שילוב עמוק יותר של בינה מלאכותית ומחשוב מואץ בתהליך הבקרה והתיקון. אם הגישה הזו תוכיח את עצמה, ייתכן שההתקדמות בדור הבא של המערכות הקוונטיות תישען לא רק על הפיזיקה של הקיוביט, אלא גם על היכולת של מודלי AI לנהל, לייצב ולתקן אותו בזמן אמת.

עם זאת, חשוב לזכור כי מדובר בהכרזה של חברה מסחרית, והטענות בדבר "הטובים בעולם" או השוואות ביצועים ייבחנו לאורך זמן על ידי הקהילה המדעית והתעשייתית. ועדיין, עצם השקת משפחת מודלים פתוחים ייעודיים למחשוב קוונטי היא צעד משמעותי, במיוחד משום שהיא עשויה להוריד חסמי כניסה לחוקרים ולקצר את הדרך בין ניסויים במעבדה לבין מערכות ניתנות להרחבה.

הפוסט אנבידיה משיקה את Ising, משפחת מודלים פתוחים שנועדה להאיץ את פיתוח המחשוב הקוונטי הופיע לראשונה ב-Chiportal.