חברת המחשוב הקוונטי הישראלית קדמה (Qedma Quantum Computing) הודיעה על שילוב תוכנת הפחתת השגיאות שלה, QESEM, בפלטפורמת CUDA-Q של NVIDIA. האינטגרציה מאפשרת למפתחים המשתמשים בסביבת הפיתוח ההיברידית קוונטית־קלאסית של אנבידיה לשלב מנגנוני הפחתת שגיאות של קדמה בתוך זרימת העבודה הקיימת, ללא צורך בשינוי ממשק התכנות.

בשלב הראשון זמינה האינטגרציה עבור חומרת המחשוב הקוונטי של Quantinuum, ובהמשך מתכננת קדמה להרחיב אותה לפלטפורמות קוונטיות נוספות. ההכרזה נמסרה במסגרת IEEE Quantum Week בטורונטו. קדמה מסרה בהודעתה כי המטרה היא לאפשר למשתמשים להריץ מעגלים קוונטיים גדולים ומורכבים יותר ולקבל תוצאות מדויקות ואמינות יותר מן החומרה הזמינה כיום.

להתמודד עם הרעש בלי להמתין למחשב קוונטי חסין־שגיאות

אחד האתגרים המרכזיים של מחשבים קוונטיים בני זמננו הוא רגישות הקיוביטים לרעש ולשגיאות. תיקון שגיאות קוונטי מלא דורש מספר גדול מאוד של קיוביטים פיזיים כדי ליצור קיוביטים לוגיים אמינים, ולכן מחשבים קוונטיים חסיני־שגיאות בקנה מידה גדול עדיין אינם זמינים.

QESEM של קדמה נועדה להתמודד עם חלק מהבעיה באמצעות הפחתת שגיאות (Quantum Error Mitigation). בניגוד לתיקון שגיאות מלא, הטכנולוגיה אינה מבטלת את השגיאות באמצעות שכבת קיוביטים לוגיים, אלא מנתחת ומפחיתה את השפעת הרעש על תוצאות החישוב.

לדברי החברה, התוכנה פועלת כשכבת ביניים בין האלגוריתם לבין החומרה הקוונטית, ומאפשרת למשתמש להגדיר רמת דיוק רצויה ולנהל את המשאבים הדרושים להשגתה.

"אפשרות להריץ עומסים קוונטיים גדולים ומורכבים יותר ברמת דיוק גבוהה יותר היא קריטית להרחבת מה שמחשבים קוונטיים יכולים לעשות כיום", אמר ד"ר אסף סיני, מנכ"ל וממייסדי קדמה. לדבריו, שילוב QESEM ב־CUDA-Q מאפשר להביא את יכולות הפחתת השגיאות ישירות לאחת מסביבות העבודה המרכזיות המחברות כיום מחשוב קוונטי ומחשוב מואץ.

סם סטנוויק, מנהל תחום המוצרים הקוונטיים באנבידיה, אמר כי הפחתת שגיאות היא אחד האתגרים המרכזיים בדרך למערכות מחשוב־על קוונטיות שימושיות, וכי האינטגרציה של קדמה מפשטת את שילוב מנגנוני הפחתת השגיאות בתהליך הפיתוח של מערכות המשלבות QPU ו־GPU.

אנבידיה מאשרת את שילובה של קדמה באקוסיסטם

המהלך אינו מופיע רק בהודעת החברה הישראלית. בהכרזה הרשמית של NVIDIA על הרחבת CUDA-Q ציינה החברה במפורש את Qedma כאחת החברות ששילבו את הטכנולוגיה שלהן בפלטפורמה כדי לתמוך בהפחתת שגיאות ובפיתוח יישומים קוונטיים.

אנבידיה הכריזה במקביל גם על CUDA-Q Logical, שכבת תזמור חדשה שנועדה לפיתוח ולבחינה של יישומים עתידיים למחשבים קוונטיים חסיני־שגיאות. בכך היא מרחיבה את CUDA-Q מסביבת עבודה למערכות קוונטיות היברידיות הקיימות כיום לעבר תשתית שנועדה גם לדורות הבאים של החומרה הקוונטית.

CUDA-Q היא פלטפורמת קוד פתוח של אנבידיה המיועדת לפיתוח יישומים היברידיים המשלבים מעבדים קוונטיים, CPU ו־GPU. עבור אנבידיה, התחום הקוונטי הופך בהדרגה להרחבה של אסטרטגיית המחשוב המואץ שלה, כאשר ה־GPU משמש גם לסימולציה של מערכות קוונטיות וגם לחישובים הקלאסיים הנדרשים בזמן הפעלת מעבד קוונטי.

קדמה מחזקת את החיבור ליצרניות החומרה

האינטגרציה עם CUDA-Q מגיעה לאחר שבחודש יולי הודיעה קדמה על שילוב QESEM בפלטפורמה של Quantinuum. החברה הישראלית היא חברה מייסדת בתוכנית השותפים לסטארט־אפים של Quantinuum.

קדמה נוסדה על ידי ד"ר אסף סיני, פרופ' דורית אהרונוב מהאוניברסיטה העברית ופרופ' נתנאל לינדנר מהטכניון. החברה מפתחת תוכנה שאינה תלויה בארכיטקטורת חומרה יחידה, במטרה לאפשר שימוש במנגנוני הפחתת שגיאות על גבי פלטפורמות קוונטיות שונות.

בחודשים האחרונים הרחיבה החברה את שיתופי הפעולה שלה גם עם IBM. ביולי דיווחו IBM וקדמה על ניסוי שבו שולבה QESEM במחשבים הקוונטיים של IBM לצורך חקר דינמיקה של חומרים קוונטיים במערכות של עד 74 קיוביטים.

עבור קדמה, החיבור ל־CUDA-Q משמעותי במיוחד משום שהוא מכניס את הטכנולוגיה שלה ישירות אל סביבת הפיתוח שבה אנבידיה מבקשת לרכז את החיבור בין מחשוב קלאסי מואץ לבין מעבדים קוונטיים של יצרנים שונים.

הפוסט קדמה הישראלית משתלבת ב-CUDA-Q של אנבידיה להפחתת שגיאות במחשוב קוונטי הופיע לראשונה ב-Chiportal.

סטארטאפ המחשוב הקוונטי הישראלי קדמה (Qedma) חתם על הסכם פורץ דרך עם ענקית הטכנולוגיה IBM. במסגרת ההסכם מערכת ההפעלה הייחודית להפחתת שגיאות במחשוב קוונטי שפיתחה קדמה QESEM – Quantum Error Suppression and Error Mitigation, הוטעמה והפכה לזמינה ללקוחות הפרימיום של המחשוב הקוונטי של IBM. המערכת תאפשר לחוקרים, ארגונים ומפתחים לבנות, לפרוס ולהוציא לפועל תהליכי עבודה, כדי לפתח אלגוריתמים קוונטיים ולממש את מלוא הפוטנציאל של מחשבים קוונטיים אלו.

יתרון קוונטי אלגוריתמי, הנקודה שבה מחשבים קוונטיים עולים על מחשבים קלאסיים במשימות מעשיות, נותרה יעד מרכזי לתעשיית המחשוב הקוונטי. השגת יעד זה מאתגרת בין השאר בשל תופעת השגיאות הקוונטיות, המתרחשות עקב הרעש המובנה בפעולות קוונטיות. מערכת ההפעלה QESEM שפיתחה קדמה נועדה לתת מענה לאתגר זה, ומאפשרת לאלגוריתמים קוונטיים לפעול באופן יעיל ומדויק יותר על יחידות עיבוד קוונטיות קיימות (QPUs). היא הוטעמה כעת לשימוש על המחשבים הקוונטיים של IBM דרך הענן באמצעות Qiskit, מערכת הפיתוח הקוונטית של IBM הפופולרית ביותר בעולם, המשמשת לבנייה, פיתוח ומחקר של מחשוב קוונטיים, ומשרתת מאות משתמשים ממוסדות אקדמיים, מעבדות מחקר וחברות Fortune 500.

המערכת כוללת ממשק ידידותי ואינטואיטיבי, אינטגרציה קלה של API, הערכת זמן עבודה כדי לאפשר למשתמשים לנהל את המשאבים ביעילות. בכוונת קדמה להרחיב את המערכת כך שתתמוך באלגוריתמים קוונטיים גדולים יותר ובחומרות נוספות. כיום המערכת תואמת עד מאות קיוביטים. הגרסה הבאה תפחית את התקורה של קיוביט בתיקון שגיאות, תגביר את האפקטיביות של תיקון השגיאות תוך שמירה על האמינות ובכך תאיץ את השימוש המעשי בה.

אסיף סיני, מייסד משותף ומנכ"ל Qedma: "ההחלטה של ​​IBM להטמיע את מערכת ההפעלה שפיתחנו מדגישה את התפקיד הקריטי של הטכנולוגיות להפחתת שגיאות בהתפתחות המחשוב הקוונטי. מערכת ההפעלה של קדמה מאפשרת למשתמשים להריץ אלגוריתמים קוונטיים על מעגלים שגדולים עד פי 1,000 בהשוואה לביצוע רגיל, מבלי לאבד את הדיוק. חיזוק משמעותי זה בנפח האלגוריתמי מרחיב את מגוון האלגוריתמים שניתן לחקור, באופן אמין ומקרב את התעשייה למימוש היתרונות שהובטחו במחשוב קוונטי. זוהי האצה משמעותית של ציר הזמן שהופכת את היתרון הקוונטי לאפשרי ונגיש כבר בזמן הקרוב מאוד."

ג'יי גמבטה, סגן נשיא IBM Quantum: "הפחתת שגיאות היא כלי חיוני להשגת יתרון קוונטי. היכולות של שותפים בהם Qedma המשולבים ב-Qiskit Functions מאפשרות למשתמשים לנצל באופן יעיל את הטכנולוגיות האלו כדי לשפר את הדיוק בביצוע מעגלים בקנה מידה רחב. התקדמות זו סוללת את הדרך לפריצה משמעותית של תחום החישוב קוונטי בטווח הקרוב ואני מזמין את הקהילה הקוונטית העולמית להשתמש בכלים העוצמתיים האלה."

הסטארטאפ Qedma הוקם בשנת 2020 על ידי ד"ר אסיף סיני (מנכ"ל), בוגר תוכנית תלפיות, חוקר לשעבר ב-Magic Leap, ובוגר מכון וייצמן, פרופ' דורית אהרונוב מהאוניברסיטה העברית (מדענית ראשית), חוקרת קוונטים בעלת שם עולמי ופרופ' נתנאל לינדנר מהטכניון (CTO), מומחה במערכות קוונטיות מורכבות. החברה מעסיקה כיום 27 עובדים, רובם בישראל. 

הפוסט הסכם פורץ דרך של IBM עם סטארטאפ המחשוב הקוונטי קדמה הופיע לראשונה ב-Chiportal.

ההבטחה הגלומה במחשוב קוונטי – האצת תהליכי חישוב בתחומים כמו פיתוח תרופות, חומרים חדשים ופתרונות אנרגיה – נתקלת במכשול משמעותי:  רעש. מחשבים קוונטיים, בשל אופיים, רגישים לשגיאות, מה שמוביל לתוצאות חישוב בלתי אמינות ולמעשה חסרות משמעות."

כך אומרת פרופ' דורית אהרונוב, פרופסור למדעי המחשב בביה"ס להנדסה ולמדעי המחשב באונ' העברית בירושלים וממייסדי חברת קדמה חישובים קוונטיים (QEDMA). פרופ' אהרונוב תשתתף במפגש הסיליקון קלאב הקרוב שיתקיים בבית IBM בפתח תקווה (הרשמה למפגש).

כבר לפני 30 שנה, הציעו פרופ' אהרונוב בעבודת הדוקטורט שלה בהנחייתו של פרופ' מיכאל בן אור באוניברסיטה העברית פתרון תיאורטי לבעיית הרעש. עם זאת, פתרון זה, וגרסאות משוכללות שלו אשר אומצו על ידי חברות ענק כמו יבמ וגוגל, דורש משאבים רבים והגדלה משמעותית של מספר הקיוביטים במחשב הקוונטי הנדרשים לתקן את השגיאות.  

"הבעיה היא שמספר הקיוביטים המרבי היום במחשבים קונטיים הוא קטן- סדר גודל של כמה עשרות או מאות קיוביטים. 

מספרי הקיבויטים הולכים לגדול בשנים הקרובות אבל הגידול הזה צפוי להיות די איטי, הווה אומר שעם הפתרונות הקיימים לטיפול בשגיאות שהם מאוד יקרים מבחינת מספרי קיוביטים, ייקח הרבה מדי זמן עד שההבטחה הגדולה הטמונה במיחשוב קוונטי תתממש."

"חברת קדמה פיתחה תוכנה בשם "קסם" או באנגלית Qesem = quantum error suppression and error mitigation המתגברת על בעיית הרעש  באופן יעיל וחסר תקדים. התוכנה  מסירה את השפעות הרעש ומשחזרת את תוצאות החישוב ללא תקורה של קיוביטים, מה שישאיר יותר קיוביטים פנויים לחישוב עצמו ולכן יאפשר כבר למחשבים קוונטיים קטנים לבצע חישובים מסובכים בצורה מדויקת .

"התוכנה שלנו מקרבת אותנו משמעותית למימוש הפוטנציאל העצום של המחשוב הקוונטי", אומרת פרופ' אהרונוב. "קסם מאפשרת להשיג יתרון אלגוריתמי קוונטי כבר כיום,  באפליקציות  מסוימות,  ותקצר משמעותית את הזמן הנדרש להגעה לפתרונות בתחומים קריטיים."

בנוסף לפעילותה בחברת קדמה, פרופ' אהרונוב חוקרת באוניברסיטה את הפוטנציאל של מחשבים קוונטיים לפתרון בעיות חישוביות נוספות בעזרת אלגוריתמים קוונטיים חדשים, ואת הזווית החישובית שתחום החישוב הקוונטי מביא לחקר תופעות בפיזיקה קוונטית כגון השאלה כיצד מתרחש המעבר מהפיסיקה הקלאסית לפיזיקה הקוונטית.

הפוסט קסם קוונטי הופיע לראשונה ב-Chiportal.