בהרצאה שנשא אתמול בכנס ChipEx2024 שיתף ניר מינרבי, מנכ"ל חברת CLASSIQ, תובנות על המהפכה המתרחשת בתחום המחשוב הקוונטי.

מינרבי הדגיש את החשיבות העצומה של מחשבים קוונטיים, הודות ליכולתם לבצע חישובים מורכבים, כמו סימולציה של תהליכים כימיים בטבע, בזמן קצר משמעותית ממחשבי-על רגילים. לדבריו, מחשוב קוונטי צפוי להוביל לעידן חדש של מחשוב שישפיע באופן עמוק על תעשיות מרכזיות רבות, ובהן פיננסים, סייבר, בינה מלאכותית, ביטחון ותקשורת.

מינרבי ציין כי המוטיבציה לפיתוח מחשוב קוונטי קיימת כבר משנות ה-80, אך השאלות המרכזיות של "האם" ו"מתי" מקבלות מענה חיובי יותר ויותר בימים אלה. הוא הדגיש את ההתקדמות המשמעותית שהושגה בשנים האחרונות בפיתוח החומרה של מחשבים קוונטיים, עם מרוץ מואץ בין ענקיות הטכנולוגיה כמו גוגל, אינטל, מיקרוסופט, IBM ואמזון, לצד מעבדות לאומיות, אקדמיה וסטארטאפים. למרות שעדיין אין טכנולוגיה מנצחת או זוכה ברור במרוץ, מינרבי הביע אופטימיות שבתוך שנתיים עד שלוש שנים נחווה פריצות דרך מהותיות בתעשייה, שיאפשרו ביצוע משימות שאינן אפשריות כיום עם מחשבים קונבנציונליים.

עוד ציין מינרבי את ההשקעות האדירות של ממשלות, הרואות במחשוב קוונטי נושא בעל חשיבות אסטרטגית לביטחון הלאומי. לדבריו, גם תאגידים רבים נערכים לעידן הקוונטי ומקימים צוותים יעודיים להכנת אפליקציות וקניין רוחני שינצלו את עוצמת החישוב העתידית.

יחד עם זאת, הדגיש מינרבי את האתגרים הכרוכים במעבר למחשוב קוונטי, ובפרט את הצורך בפיתוח תוכנה ושפות תכנות חדשות לחלוטין. בניגוד לתוכנה קלאסית, תוכנה קוונטית מתוכננת באמצעות "מעגלים קוונטיים" המבוססים על קיוביטים (סיביות קוונטיות) ושערים לוגיים הפועלים על פי חוקים שונים מהותית מהלוגיקה הקלאסית. לכן, פיתוח תוכנה קוונטית מהווה אתגר ייחודי ומורכב הדורש גישה חדשה לחלוטין.

הפוסט ChipEx2024: מנכ"ל CLASSIQ הציג את ההבטחות של המיחשוב הקוונטי ואת האתגרים הופיע לראשונה ב-Chiportal.

כך אומר ניר מינרבי מנכ"ל חברת קלאסיק (Classiq) בראיון ל-Chiportal הוא מציין כי צוואר הבקבוק של מהפכת המיחשוב הקוונטי הוא מחסור במפתחים מומחים בתחום. החברה מפתחת שפת תוכנה למחשבים קוונטיים שיאפשרו להקל על המתכנתים. "על סטודנטים ובוגרי מדעי המחשב לעשות הסבה לתכנות קוונטי, כי זה העתיד"

 כך אומר ניר מינרבי מנכ"ל חברת קלאסיק (Classiq). בריאון ל- Chiportal הוא מציין כי צוואר הבקבוק של מהפכת המיחשוב הקוונטי היא מחסור במפתחים מומחים בתחום. (אין צורך לחזור על המשפט פעמיים) החברה מפתחת שפת תוכנה למחשבים קוונטיים שיאפשרו להקל על המתכנתים ולגשר בין המיחשוב הקלאסי והמיחשוב הקוונטי (ולכן ה-Q בסוף שם החברה).

"מדברים כבר 40 שנה על מיחשוב קוונטי ולאורך כל התקופה היה ברור שברגע שמישהו יצליח לייצר מחשב קוונטי עובד – הדבר ישנה את העולם בהרבה ממדים, יאפשר לפתור בעיות חישוביות מאוד קשות שאין דרך לפתור באמצעות מחשבים קלאסיים –  גם לא מחשבי-על אפילו אם ניתן להם אלפי שנים."

"למהפכה הזו קוראים "המהפכה הקוונטית השניה". המהפכה הראשונה התרחשה בתחילת המאה ה-20 עם גילוי תורת הקוונטים. המהפכה הקוונטית השנייה מורכבת משני צירים מרכזיים. האחד החומרה והתוכנה.
החומרה בנויה מהיסוד של המחשב הקוונטי עצמו. הציר הזה מובל על-ידי ענקיות הטכנולוגיה כגוגל, IBM, מיקרוסופט, אפל וגם שחקנים יותר קטנים, שהמטרה של כולם היא לבנות את המחשב הקוונטי העובד המועיל הראשון. מתפתח מירוץ חימוש בין ענקיות הטכנולוגיה ובין ממשלות על הובלת פיתוח המחשבים הקוונטיים, המירוץ הזה עדיין פתוח."

"עוצמת המיחשוב גדלה בחדות משנה לשנה, ובשנים הקרובות, כאשר יושקו מחשבים קוונטיים עם מאות ואלפי קיוביטים ניתן יהיה לפתור בעיות קשות המשפיעות משמעותית על תעשיות כבדות."

"הציר השני הוא התוכנה. איך מפתחים תוכנה למחשב קוונטי, מה האפליקציות המובילות? בשלוש השנים האחרונות עוד ועוד חברות גדולות בתחומים שונים, בנקים, חברות התרופות הגדולות, יצרניות הרכב ותעשיות כימיות מהגדולות בעולם פותחים קבוצה או מחלקה שמיועדת לפיתוח תוכנה למחשב קוונטי. המטרה שלהם היא לפתח תוכנה שיוכלו להריץ גם על המחשבים של היום וכשיגיעו המחשבים הקוונטיים הגדולים, הם יוכלו להשאיר אבק למתחרים."

תוכל לתת דוגמאות?

מינרבי: "ניתן יהיה למשל לפתח תרופות בשבועות בודדים ולא בניסויים במעבדה שאורכים 15 שנה. ובכלל אפשר לשנות את ענף התעשיה הכימית מקצה לקצה, לגלות חומרים חדשים ולאפשר לעשות סימולציה מורכבת. לדוגמה – אמוניה הוא הדשן הכי נפוץ בעולם. הבעיה היא שייצורו צורך המון אנרגיה: 2% מצריכת האנרגיה העולמית. תהליך של ייצור אמוניה בלי צריכת אנרגיה הוא תהליך שכל צמח יכול לעשות – קיבוע חנקן. אנחנו לא מצליחים לחקות את התהליך באופן מלאכותי משום שסימולציה של תהליכים כימיים היא משהו שצורך המון מחשבי חישוב וגם אם ניתן למחשבי-על מיליוני שנים – זה לא משהו שהם יצליחו לעשות, זו משימה חישובית גדולה. עבור מחשבים קוונטיים זו דרך טבעית, הם יכולים ליצור הדמיות של מולקולות בקלות ולכן הצפי הוא שמיחשוב קוונטי יחולל מהפכה בעולמות הכימיה, התרופות והאנרגיה וזו רק דוגמה אחת."

תסביר מה אתם עושים?

"היום כשאתה עושה תכנון לשבב, אתה לא עושה את זה ברמת השערים הלוגיים והטרנזיסטורים. יש כלי פיתוח ושפות מידול כמו VHDL או ורילוג, וכלים כמו 'קיידנס' למשל שמאפשרים לפתח ברמת הפשטה גבוהה והתכנון של המעגל עצמו נעשה באופן אוטומטי. ברור שלסדר מיליארדי טרנזיסטורים אחד ליד השני זו לא משימה שאדם יכול לבצע ידנית. אפשר להסתכל עלינו כ"קיידנס" של המיחשוב הקוונטי. אנחנו מאפשרים פיתוח תוכנה קוונטית ברמת הפשטה גבוהה ומאפשרים למפתח או למפתחת להתמקד במה הם רוצים שיקרה, מה האלגוריתם שהם רוצים שיתבצע אבל לא במימוש ברמת השערים הלוגיים כי זה לא משהו שאפשר לעשות בצורה ידנית."

מצב התכנות הקוונטי היום – כמו כרטיסי הניקוב

"הבעיה היא שכלי הפיתוח לתחום הקוונטי נמצאים ממש בחיתולים. הפיתוח מתבצע ברמת השערים הלוגיים כמו שהיה במחשבים הרגילים בזמן הכרטיסים המנוקבים. מה שמגביל את היכולת לפתח תוכנה למחשבים קוונטיים, היא שיש מעט מאוד אנשים עם המומחיות הנדרשת. גם המומחים צריכים ללכת צעד צעד משום שאינם מסוגלים לבצע את עבודתם באמצעות כלי הפיתוח הקיימים. זו בדיוק הבעיה שהחברה שלנו פותרת."

"באופן כללי, כוח אדם מוכשר לתחום הזה הולך להיות צוואר בקבוק משמעותי. היום יש מעט מאוד אנשים עם סט הכלים המתאים – ידע בפיזיקה קוונטית וידע בתוכנה. מצד שני יידרשו המונים בשנים הקרובות כשזה יהפוך לנחלת הכלל וכל חברה משמעותית תצטרך רבים מהם."

מהם הכישורים הנדרשים להיות מתכנת של מחשב קוונטי?

מינרבי: "המצב מזכיר קצת את מה שקרה בתחום מדעני הנתונים בעשור האחרון. בתחילה רק אנשים שקיבלו הכשרה אקדמית מיוחדת בתארים גבוהים יכלו לעסוק בכך, ונוצר מחסור תמידי. כיום התוכנה עושה לבד חלק מהעבודה וכל מתכנת עם רקע סביר במתמטיקה ומדעי המחשב מסוגל ללמוד את התחום. גם מיחשוב קוונטי הוא לגמרי כזה. אין פה משהו אינהרנטי שדורש גאונות. צריך סל כלים מתמטי מתאים – בעיקר אלגברה לינארית, צריך הבנה בסיסית של אינפורמציה קוונטית, כלומר איך עולמות המיחשוב הקוונטי עובדים. ברוב האוניברסיטאות יש קורסים כאלה, לא רעים, גם בארץ."

"מי שישכיל כבר היום להתחיל לעסוק בתחום – להבין אלגוריתמיקה קוונטית, איך מתכנתים מחשב קוונטי ולהיכנס לתחום הזה מוקדם, ימצא את עצמו בעמדה טובה לשוק שמתפתח והוא מתפתח מאוד מהר. בארץ יש אקסוסיטם אקדמי מאוד חזק. כמעט לכל אחת מהאוניברסיטאות המובילות יש פקולטות חזקות ופרופסורים חזקים. לישראל יש הנתונים להיות מובילה בתחום הזה. אנחנו גם רואים התחלה של תעשייה בתחום בישראל."

הפוסט "אנחנו נהיה הקיידנס של המיחשוב הקוונטי". הופיע לראשונה ב-Chiportal.