מהו מחשב קוונטי? מה העתיד צופה לנו בעולם המחשוב

חדשות:

23/07/2021    

מהו מחשב קוונטי?

הטכנולוגיה רותמת את הפיזיקה הקוונטית כדי לבצע חישובים מהר מתמיד 

 התורה הקוונטית היא תאוריה מאוד מבלבלת שאפילו המומחים בתחום לא ידעו לגמרי איפה היא מתחילה והיכן היא מסתיימת. בכל זאת ננסה להבין מה הם מחשבים קוונטיים. ובכן, אלו הן מכונות המשתמשות במאפייני 'הפיזיקה הקוונטית' לאחסון נתונים ולביצוע חישובים. אבל מהו היתרון?  זה יכול להוות יתרון גדול מאוד עבור משימות מסוימות ויש לציין כי ביצועיהן של מכונות אלה, יכולים לעלות בהרבה, אפילו על ביצועיהם של "מחשבי העל" הקלסיים הטובים ביותר שיש.

מהיא סיבית Bit?

תחילה עלינו להבין שבמחשבים הקלאסיים (הרגילים), הכוללים גם סמארטפונים, דסקטופים ומחשבים ניידים, המידע מקודד באמצעות יחידות בינאריות הנקראות "סיביות" (bit). סיביות אלו יכולות להיות במצבים של 0 או 1. לעומת זאת במחשב הקוונטי היחידה הבסיסית של זיכרון היא 'סיבית קוונטית' או קיוביט (qubit).

מה זה קיוביט (qubit)?

בניגוד לסיבית בינרית רגילה, הקיוביטים עשויים\מתקבלים באמצעות מערכות פיזיקליות, כגון סיבוב של אלקטרון או נטייתו של פוטון. מערכות אלה יכולות להימצא בסידורים רבים ושונים, בעת ובעונה אחת- זהו מאפיין המכונה סופרפוזיציה קוונטית. בכך בעצם ניתן לקשר בין קיוביטים באופן בלתי נפרד זה מזה באמצעות תופעה הנקראת הסתבכות קוונטית. כתוצאה מכך התוצאה המתקבלת היא: שסדרה של קיוביטים- יכולה לייצג- דברים שונים בו זמנית.

הבדלים בין ביט לקיוביט

למשל, שמונה ביטים מספיקים למחשב קלאסי לייצג מספר כלשהו בין 0 ל -255. אבל שמונה קיוביטים מספיקות למחשב קוונטי לייצג כל מספר בין 0 ל -255 בו זמנית. נובע מכך שכמה מאות קיוביטים "סבוכים" יספיקו כדי לייצג מספרים רבים יותר, מאשר כמות אטומים שישנם ביקום.

אי לכך, כאן המקום שבו מחשבים קוונטיים מקבלים יתרון ביחס למחשבים קלאסיים. כך במצבים שבהם יש מספר רב של שילובים אפשריים, מחשבים קוונטיים יכולים לעבד שילובים אלה בו זמנית. לדוגמא, ניסיון למצוא את הגורמים העיקריים של מספר גדול מאוד, לחילופין למצוא את המסלול הטוב ביותר בין שני מקומות.

למרות זאת, יתכנו גם מצבים רבים שבהם מחשבים קלאסיים עדיין יספקו ביצועים טובים יותר מאלה של הקוונטיים. ניתן לצפות שיתכן כי מחשבי העתיד עשויים להיות שילובים של שני הסוגים הללו.

מתי נראה מחשב שכזה?

בינתיים ולעת עתה, המחשבים הקוונטיים רגישים מאוד: חום, שדות אלקטרומגנטיים והתנגשויות עם מולקולות אוויר, כל אלה עלולים לגרום לקיוביט לאבד את תכונותיו הקוונטיות. במילים אחרות תהליך מכונה דקוארנטיות קוונטית, אשר גורם למערכת לקרוס, וככל שיש יותר חלקיקים מעורבים זה קורה מהר יותר.

לסיכום, מחשבים קוונטיים צריכים להגן על קיוביטים מפני הפרעות חיצוניות, על ידי בידוד פיזי, שמירה על טמפרטורה קרה או באמצעות פעימות אנרגיה מבוקרות בקפידה. בנוסף יש צורך בקיוביטים נוספים כדי לתקן שגיאות שמתגנבות למערכת.

וכאמור מחשבי העתיד עשויים להיות שילוב של שני הסוגים, מחשבים קוואנטים ומחשבים קלסיים משולבים.

שרון מאירי- טכנאי מחשבים בחיפה ובקריות