חוקרים מ־IBM, מהמעבדה הלאומית אוק רידג', מ־Cleveland Clinic ומאוניברסיטת מישיגן סטייט הפעילו מעבד קוונטי מסוג IBM Heron r3 כדי לחשב את המבנה האלקטרוני של מלח מותך המשמש מועמד למעטפות של כורי היתוך.

המחקר התמקד ב־FLiBe, תערובת של ליתיום פלואוריד ובריליום פלואוריד. במעטפת כור היתוך אמורים נייטרונים מן הפלזמה לפגוע בליתיום־6 ולייצר טריטיום, המשמש יחד עם דאוטריום כדלק לתגובת ההיתוך.

כדי להפיק את הטריטיום מן המעטפת צריך לחזות אם הוא ייקשר בחוזקה ליוני הפלואור או יימצא בצורה כימית שקל יותר לחלץ מן המלח. חישוב כזה דורש תיאור מדויק של המתאם בין האלקטרונים במערכת יונית ומקוטבת.

המאמר פורסם כקדם־פרסום ב־arXiv וטרם עבר ביקורת עמיתים. הוא אינו מציג חומר חדש או פתרון מוכן לייצור טריטיום, אלא הוכחת היתכנות לארכיטקטורת מחשוב קוונטית־קלאסית.

המעבד הקוונטי כמאיץ בתוך מערכת היברידית

החוקרים דגמו תשע תצורות של צברי FLiBe שכללו 21 עד 23 אטומים. לאחר מכן חילקו כל צבר לקטעים ממוקדי־אטום באמצעות שיטת Embedded Wave Function.

קטעים בעלי פחות מ־13 אורביטלים מרחביים נפתרו במחשב קלאסי. קטעים גדולים יותר הועברו למעבד Heron r3 המכונה ibm_boston. הקטע הגדול ביותר כלל 33 אורביטלים מרחביים ומופה למעגל בן 66 קיוביטים על גבי המעבד, הכולל 130 קיוביטים.

החישוב השתמש בשיטת extended Sample-Based Quantum Diagonalization. המעבד הקוונטי הכין מצב קוונטי ודגם ממנו תצורות אלקטרוניות. המידע הוחזר למערכת קלאסית, שביצעה שחזור תצורות, בחירת תת־מרחב ואלכסון של ההמילטוניאן.

כלומר, ה־QPU לא החליף את מחשב־העל. הוא פעל כמאיץ ייעודי בתוך תהליך שכלל הדמיות מולקולריות, מחשבי־על, אופטימיזציה קלאסית ועיבוד לאחר החישוב הקוונטי.

החישוב הקוונטי לא היה מקור השגיאה העיקרי

בתשע תצורות ה־FLiBe, הפותר הקוונטי שחזר את הבדלי האנרגיה של פתרון הייחוס הקלאסי בסטייה מרבית של 0.7 קילוקלוריות למול ובסטייה מוחלטת ממוצעת של 0.3 קילוקלוריות למול.

בחישובי קישור הטריטיום, הסטייה הממוצעת ביחס לפותר הקלאסי של אותו קטע הייתה 0.7 קילוקלוריות למול והסטייה המרבית 0.9 קילוקלוריות למול.

אולם כאשר הושוו התוצאות של המודל המפוצל לחישובים המתייחסים לצבר כולו, נמצאו הבדלים גדולים בהרבה: כ־12 קילוקלוריות למול בממוצע באנרגיות התצורות וכ־110 קילוקלוריות למול באנרגיות קישור הטריטיום.

לכן מסקנת החוקרים היא שהפותר הקוונטי כבר מדויק יחסית למשימה המצומצמת, ואילו צוואר הבקבוק הוא שיטת חלוקת המערכת לקטעים והייצוג החלקי של קשרים ארוכי טווח וקיטוב אלקטרוני.

עדיין לא יתרון קוונטי

המחקר אינו מציג מדידת האצה מול מחשב־על או חיסכון כולל במשאבי חישוב. למעשה, חישובים קלאסיים שימשו להכנת המעגלים, לאתחול הפרמטרים, לאימות התוצאות ולעיבוד הדגימות.

החוקרים מציינים כי חישוב ייחוס מלא של חלק מן הקטעים כבר יקר מכדי לבצעו שוב ושוב בקמפיין רחב של תצורות. מכאן הפוטנציאל של המעבד הקוונטי: לא בהכרח להחליף היום את מחשב־העל, אלא לאפשר בעתיד הרחבה של מרחבי החישוב הכימיים כאשר מספר האורביטלים והתצורות יגדל.

כדי להגיע למודל בעל יכולת חיזוי עבור מלח מותך אמיתי יצטרכו החוקרים לעבור מתאים בני יותר ממאה אטומים, לשפר את שיטת בניית הקטעים ולבצע חישובי אנרגיה חופשית על מספר רב של תצורות.

עבור תעשיית המחשוב הקוונטי, המחקר מדגים את האופן שבו IBM מבקשת לשלב QPU במרכזי מחשוב עתירי ביצועים: לא כמחשב עצמאי, אלא כרכיב האצה המחובר למעבדים קלאסיים, למעבדים גרפיים ולמערכות תוכנה המחליטות איזה חלק מן הבעיה יישלח לכל סוג מעבד.

מקור: המאמר “Quantum Computations on Fusion Blanket Molten Salts”, קדם־פרסום ב־arXiv, ‏29 ביוני 2026.

הפוסט IBM הפעילה מעגל של 66 קיוביטים בחישוב חומר למעטפת כור היתוך הופיע לראשונה ב-Chiportal.

מחקר חדש שפורסם בכתב העת Science מציג הישג יוצא דופן בצומת שבין כימיה, פיזיקה, ננוטכנולוגיה ומחשוב קוונטי: חוקרים הצליחו ליצור לראשונה מולקולה בעלת מבנה אלקטרוני חדש, ולאחר מכן להשתמש במערכת מחשוב קוונטית־קלאסית כדי להבין את תכונותיה. מעבר לחשיבות המדעית, מדובר גם בהדגמה מעניינת של הכיוון שאליו צועדת תעשיית המחשוב המתקדם: שילוב בין חומרה קוונטית, אלגוריתמים ייעודיים וכלי מדידה ברמת האטום.

המחקר בוצע בשיתוף פעולה בין IBM, אוניברסיטת מנצ'סטר, אוניברסיטת אוקספורד, ETH ציריך, EPFL ואוניברסיטת רגנסבורג. החוקרים בנו את המולקולה אטום אחר אטום, ולאחר מכן נדרשו להתמודד עם אתגר מוכר בעולם החישוב המדעי: כיצד לנתח מערכת אלקטרונית מורכבת, שבה האינטראקציות הקוונטיות חזקות מכדי ששיטות חישוב קלאסיות רגילות יוכלו לתאר אותן בצורה מלאה ויעילה.

כאן נכנס לתמונה המחשוב הקוונטי. במקום להסתמך רק על שיטות פוסט־הארטרי־פוק קלאסיות, השתמש הצוות באלגוריתם SqDRIFT על מערכת מחשוב קוונטית־מרכזית, שבה מעבדים קוונטיים ומערכות קלאסיות פועלים יחד. החישובים בוצעו על חומרת IBM, כולל מעבדי Heron, והגיעו עד להיקף של 100 קיוביטים. המטרה לא הייתה להציג עוד הדגמת ביצועים תיאורטית, אלא לפרש נתוני ניסוי אמיתיים של חומר שסונתז בפועל במעבדה.

מן הזווית של CHIPORTAL, זהו החלק המעניין במיוחד. תעשיית השבבים מחפשת כיום לא רק קפיצות בביצועי עיבוד מסורתיים, אלא גם פלטפורמות חישוב חדשות שיאפשרו לטפל בבעיות שמחשוב קלאסי מתקשה לפתור בקנה מידה סביר. חישוב מבנים אלקטרוניים של מולקולות מורכבות, חומרים קוונטיים, התקנים ננומטריים ורכיבים עתידיים הוא בדיוק אחד התחומים שבהם עשוי להתגבש יתרון למערכות היברידיות כאלה. במקרה הזה, המחשב הקוונטי שימש ככלי מחקר של ממש, ולא רק כהבטחה לעתיד.

החוקרים יצרו את המולקולה באמצעות מיקרוסקופיית גישוש סורקת על שכבת בידוד דקה מעל מצע זהב, בטמפרטורות נמוכות מאוד. לשם כך נעשה שימוש בשלושה כלים מרכזיים ש־IBM מזוהה עמם היסטורית: המיקרוסקופ המנהר הסורק (STM), טכניקות להזזת אטומים בודדים, ומיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM). זהו למעשה חיבור בין שלושה דורות של פריצות דרך: מדידה אטומית, שליטה ישירה באטומים, וכעת גם פרשנות קוונטית של החומר שנבנה.

לפי החוקרים, המבנה האלקטרוני של המולקולה החדשה יוצר מחלקה חדשה של חומר קוונטי. אך גם בלי להיכנס לכל העומק המתמטי, החשיבות התעשייתית ברורה: היכולת לתכנן חומר ברמת האטום ולנתח אותו באמצעות מחשוב קוונטי עשויה בעתיד להשפיע על תחומים כמו גילוי חומרים חדשים, פיתוח רכיבים מולקולריים, תכנון זיכרונות והתקנים קוונטיים, ואף אופטימיזציה של חומרים לתעשיית השבבים.

במילים אחרות, המחקר הזה אינו רק הישג אקדמי. הוא מסמן כיוון אסטרטגי: מעבר מעולם שבו מחשוב קוונטי הוא הדגמת יכולת, לעולם שבו הוא מתחיל להשתלב בשרשרת הערך של מחקר חומרים ומו"פ מתקדם. עבור חברות שבבים, ספקיות תשתיות מחשוב ומפתחי מערכות HPC, זו אינדיקציה נוספת לכך שהעתיד אינו טמון רק בעוד ליבה קלאסית מהירה יותר, אלא גם בשילוב בין ארכיטקטורות שונות, כל אחת לבעיה המתאימה לה.

אם המגמה הזו תימשך, המחשב הקוונטי עשוי להפוך בשנים הקרובות לכלי משלים משמעותי בארגז הכלים של מהנדסי חומרים, פיזיקאים חישוביים ומפתחי הדור הבא של רכיבים מתקדמים. עבור תעשיית השבבים, זו אינה רק שאלה מדעית, אלא גם שאלה של יתרון תחרותי עתידי.

הפוסט IBM וחוקרים מאירופה יצרו מולקולה חדשה, והמחשוב הקוונטי סייע לפענח את המבנה האלקטרוני שלה הופיע לראשונה ב-Chiportal.