ריאיון
הזוכה בנובל בפיזיקה: "לא הצלחתי לקבל קידום בגוגל, וזה הרגיש לי מוזר מאוד"
פרופ' ג'ון מרטיניס, זוכה פרס נובל לפיזיקה לשנת 2025 ומי שהוביל את ניסוי העליונות הקוונטית של גוגל, מסביר בביקור בישראל מדוע דווקא כאן נוצר השילוב הנדיר בין מדע, הנדסה ויזמות. בריאיון לכלכליסט הוא מספר על פריצות הדרך המדעיות, העזיבה המתוקשרת את גוגל ושיתוף הפעולה עם Quantum Machines הישראלית. ויש לו גם עצה להורים, איך לאמן ילדים לחשיבה מדעית
"בילדותי, הוריי לא נהגו לשאול אותי ליד שולחן האוכל 'איך היה בבית הספר?', אלא 'האם שאלת שאלה היום?'. זו דרך מצוינת לאמן ילד לחשיבה מדעית, כי העבודה שלנו כמדענים היא לשאול שאלות" — כך מספר פרופ' ג'ון מתיו מרטיניס, זוכה פרס נובל לפיזיקה לשנת 2025.
בריאיון לכלכליסט מסביר מרטיניס, כי כך הוא שומר על הסקרנות המדעית, אפילו אחרי עשורים של עשייה. "גם שאלות שנראות מובנות מאליהן יכולות לפתוח פתח לניואנסים חדשים, לפעמים בתשובה ולפעמים בעצם ניסוח השאלה. כשנתתי את ההרצאה אתמול, לדוגמה, נהניתי במיוחד מחלק השאלות והתשובות. אני תמיד לומד משהו מהשאלות שאנשים שואלים, ומהדרך שבה אני נדרש לענות עליהן. אני פשוט אוהב להיות מדען, זה מאפשר לי לשאול שאלות על העולם בכל יום מחדש. צריך לעודד את זה גם אצל ילדים: להמשיך לשאול שאלות".
וילדיך, הלכו בעקבותיך?
"אומנם לא הלכו ממש בעקבותיי, אבל הם בהחלט הלכו בדרך המדעית, בדרך של חשיבה ושאילת שאלות. זה משהו שעשינו איתם במודע. הבן שלי עוסק היום בשיווק. אנשים, בעיניו, מרתקים יותר מהטבע, וזה נהדר. אבל משום שיש לו חשיבה אנליטית, הוא בוחן בעיות בתחום שלו בצורה אחרת. ואני חושב שהוא באמת קיבל את זה ממני".
מרטיניס הוא פיזיקאי אמריקאי שהתחיל את דרכו במחקר של תופעות קוונטיות במוליכי־על. כבר בעבודת הדוקטורט שלו הוא הציג תוצאה שנחשבה אז מהפכנית: תופעות קוונטיות אינן מוגבלות רק לעולם האטומי הזעיר, אלא ניתן לבנות מערכת הנדסית גדולה — שבב אלקטרוני בגודל סנטימטר — שמתנהגת לפי אותם חוקים בדיוק. כלומר, אפשר ליצור בצורה מלאכותית "אטום על שבב" ולשלוט בו דרך זרמים ומתח. ההבנה הזו פתחה את הדלת להמצאת הקיוביט המודרני ולרעיון שמחשב קוונטי הוא לא רק חלום תיאורטי, אלא מערכת הניתנת לתכנון, ייצור והפעלה. בהמשך הקריירה עבר מרטיניס בין האקדמיה לתעשייה, הוביל פריצות דרך בגוגל, והפך לאחת הדמויות המרכזיות בעולם המחשוב הקוונטי.
כעת, יומיים לפני שהוא מגיע לשטוקהולם כדי לקבל את פרס הנובל שיוענק ב־10 בדצמבר, הוא עוצר בישראל לשורה של פגישות וביקורים, בהם באוניברסיטת תל אביב, במרכז הישראלי למחשוב קוונטי (IQCC), במכון למחקרי ביטחון לאומי (INSS) ובאירוע חגיגי שמארגנת עמותת Qbit.il. הריאיון עמו מתקיים בתל אביב, במשרדי חברת הסטארט־אפ הישראלית קוואנטום מאשינס (Quantum Machines), שעמה הוא מקיים שיתוף פעולה הדוק במסגרת החברה שהקים, ואשר לה הוא חולק שבחים רבים.
1 צפייה בגלריה
איתמר סיוון מנכ"ל שותף של Quantum Machines ופרופ' ג'ון מתיו מרטיניס
( צילום: אוראל כהן)
Quantum Machines מפתחת את שכבת הבקרה, ה"מוח", של מחשבים קוונטיים. היא לא בונה את הקיוביטים עצמם, אלא את המערכת שמפעילה אותם. מרטיניס מתאר את שיתוף הפעולה עם קוואנטום מאשינס כאחד הצירים המרכזיים בעבודה של החברה שלו, Qolab. לדבריו, חברת קוואנטום מאשינס לקחה את יכולות הבקרה לרמה שהוא עצמו לא יכול היה להגיע אליה, ומוצריה הפכו לכלי משמעותי עבור החברה שלו. "יש בישראל יכולת טכנולוגית ומדעית פנטסטית, וגם סוג מסוים של תרבות יזמית שאין בהרבה מקומות אחרים", הוא אומר.
"בישראל מפתחים חומרה ברמה מתוחכמת מאוד, בזכות המומחיות הייחודית שיש כאן. זה העתיד של בניית המערכות הקוונטיות כמו שצריך. יש לכם את המומחיות ואת היכולת להביא את המהנדסים הנכונים לפיתוח הדור הבא".
עוד הרבה לפני שחלם על פרס נובל, המחקר של מרטיניס עסק בשאלה שנשמעה כמעט כפירה פיזיקלית: האם חוקי הקוונטים, שנחשבו אז לעולם השמור לאטומים ולמולקולות, יכולים להופיע גם במערכות גדולות בהרבה, כאלה שאפשר לראות בעין ולבנות במעבדה. זו היתה נקודת המפנה שהפכה אותו מדוקטורנט צעיר לאחד האנשים שהניחו את התשתית למחשוב הקוונטי המודרני.
במשך שנים סברו שתופעות קוונטיות קיימות רק בעולם האטומים והמולקולות. כיצד הגעת להבנה שאפשר אולי לגרום גם למערכת גדולה ומהונדסת, כמו שבב חשמלי, להתנהג לפי חוקי הקוונטים?
"מכניקת הקוונטים מזוהה בדרך כלל עם הפיזיקה של אטומים ומולקולות. אבל מה שהראינו בעבודת הדוקטורט שלי עם ג'ון קלארק ומישל דבורה, הוא שמדובר בתופעה כללית הרבה יותר. בנינו שבב אלקטרוני בקוטר של בערך סנטימטר, והראינו שהזרמים והמתחים בו מצייתים לחוקי מכניקת הקוונטים. במובן מסוים הראינו את הקיוביט הפרה־היסטורי הראשון, המילה בכלל עוד לא היתה קיימת אז. זה היה לפני כ־40 שנה, וזה היה ניסוי דוקטורט נפלא עבורי ועבור רבים אחרים בעולם, שבחנו את הטכנולוגיה הזו ופיתחו אותה".
מתי הבנת שהניסויים שלך יכולים להפוך לבסיס לפלטפורמה הנדסית של ממש?
"הרגע שבו חשבתי שאפשר לבנות מחשב קוונטי היה בעשור הראשון של שנות ה־2000, כשהתחלנו לפתח קיוביטים. תמיד התעניינתי בבנייה של מחשב קוונטי. בניסוי ב־2009-2008 הצלחנו לסנתז מצבי פוטון מאוד מורכבים בצורה מדויקת מאוד. בפעם הראשונה הבנתי, שאנחנו מסוגלים לשלוט במערכות האלה בדיוק רב, ושאולי נוכל לבנות מזה מחשב קוונטי. ואז הגיע האירוע השני הגדול, ב־2019, אחרי שהצטרפתי לגוגל, ניסוי העליונות הקוונטית. הראינו שמחשב קוונטי יכול להיות חזק. הוא עדיין לא שימושי, זה משהו שאנשים ממשיכים לעבוד עליו, אבל הצלחנו להראות שאפשר לבצע חישוב חזק עבור בעיה מתמטית. זה שינה את התחום מאוד".
יש מי שסבורים שמחשב קוונטי אמיתי ושימושי רחוק עדיין עשרות שנים. אתה מסכים עם ההערכה הזו?
"צריך להיות מוכנים לאפשרות שבעוד חמש או עשר שנים כבר נוכל לראות הדגמות מתוחכמות, למשל גרסה קצרה של אלגוריתם פירוק לגורמים (כלומר, אלגוריתם קוונטי שמסוגל לפרק מספר גדול לגורמים הראשוניים שלו, משימה שמחשבים רגילים מתקשים לבצע, ושמהווה מבחן מרכזי ליכולת של מחשב קוונטי — מכ"ר). אולי זה ייקח יותר זמן, אולי פחות; ישנן דעות שונות. אבל זו אפשרות ממשית שצריך להתחשב בה. כולנו מתכננים את התשתיות והטכנולוגיות מתוך מחשבה על לוח זמנים כזה, כדי להיות מוכנים לרגע שבו זה יקרה".
לאחר שנים במחקר תיאורטי וביצוע ניסויים אקדמיים, הצטרף מרטיניס לגוגל כדי להוביל פרויקטים של מחשוב קוונטי. תחת הנהגתו הושגה פריצת דרך: במעבדה של החברה בוצע ניסוי שהפגין "עליונות קוונטית", כלומר מחשב קוונטי שהצליח לבצע משימה מתמטית מסוימת בצורה מהירה יותר ממה שמחשב רגיל יכול היה לעשות. זו היתה הוכחה משמעותית לכך שמחשוב קוונטי איננו עוד כותרת תיאורטית, אלא עשוי להפוך לכלי מעשי עתידי. הפרויקט של מרטיניס בגוגל הוכיח, שאפשר לקחת רעיון שהיה פעם תיאוריה אקדמית, ולהפוך אותו לחומרה מתפקדת, טעונה, בתנאי מעבדה, עם פוטנציאל להמשך פיתוח.
אך דווקא לאחר הצלחת הפרויקט, שנחשב אחד ההישגים המדעיים הבולטים של העשור, מרטיניס נקלע למחלוקת עם הנהלת החברה לגבי מבנה הניהול והכיוון ההנדסי של הפרויקט. בעוד הוא דחף לשינוי עמוק ומהיר בתהליכי הייצור, הנהלת גוגל העדיפה להמשיך בקצב ובמודל שהיו נהוגים עד אז. הפער הזה, לדבריו, הלך והתרחב עד לרגע שבו הרגיש שהתאגיד הפך לזהיר מדי, ושחדשנות אמיתית דורשת חופש פעולה רב יותר.
מה עמד בבסיס חילוקי הדעות בינך לבין גוגל?
"אחרי שהיה לנו את הפרויקט המוצלח הזה, ואני הובלתי את צוות החומרה, גוגל החליטה לשנות את מבנה הניהול. למשל, לא הצלחתי לקבל קידום מסיבות שונות, וזה הרגיש לי מוזר מאוד לאור מה שהשגנו. משם הם רצו לנהל את הפרויקט בצורה אחרת. אם תסתכלי על מה שאני מציע היום ב־Qolab — שינוי קיצוני באופן שבו מייצרים את המכשירים כדי לאפשר הגדלה מהירה — זה בדיוק סוג הדברים שגוגל לא רצתה לעשות. מאז הפרסום אפילו דיברתי איתם, והם ממשיכים עם התוכנית שלהם כפי שהיא, ולא מתעניינים ברעיונות שלנו. וזה די עצוב מבחינתי, כי כשאני מסתכל על ההתקדמות שנעשתה בחמש השנים האחרונות, זה פשוט איטי מדי.
"אני חושב שצריך לחשוב מחדש באופן קיצוני איך עושים את זה. אבל כמו שאת יודעת, תאגידים מתקבעים בתוכניות שלהם. זה בדיוק התפקיד של חברות סטארט־אפ — לעשות משהו שונה. בסופו של דבר, טוב שעזבתי. כעת אני חופשי לחשוב על מה שבאמת צריך לקרות בתחום, וחופשי לעשות אותו.
"בסופו של דבר, הרגשתי שאנשים פשוט רצו להמשיך לעשות את מה שהם כבר עושים, במקום להביט קדימה באומץ. וזה תסכול נפוץ אצל כל מי שעובד בתאגיד גדול".
בשנת 2022 הקים מרטיניס את Qolab, סטארט־אפ קוונטי שמטרתו להוביל ייצור רחב־היקף של קיוביטים מוליכי־על ולפתח מחשב קוונטי בגודל תעשייתי. החברה מפתחת שבבים קוונטיים על גבי wafers מהתעשייה הסמיקונדקטורית, במטרה שהקיוביטים יהיו אמינים, אחידים וניתנים לייצור המוני.
ב־Qolab עובדים על פיתוח תהליכי ייצור מתקדמים יחד עם חברות כמו Applied Materials, במטרה להוריד את שיעור השגיאות ולייצר קיוביטים באופן תעשייתי. זו מבחינתם הדרך להביא את המחשוב הקוונטי משלב המעבדה לשלב שבו אפשר לייצר מערכות גדולות באמת. "Qolab מנסה לשנות באופן רדיקלי את הדרך שבה אנחנו מייצרים קיוביטים מוליכי־על, ולחשוב ממש על השכבה התחתונה של השבב", מסביר מרטיניס. "זה גם משפר את תהליך הייצור עצמו, אבל גם מביא רעיונות חדשים לגבי אינטגרציה בקנה־מידה של פרוסות (wafers), כך שנוכל להרכיב את השבבים ולהפוך את המערכות הקוונטיות האלה לזולות יותר וניתנות לייצור המוני".
"כרגע אפשר לייצר קיוביטים מוליכי־על באמצעות תהליכי ייצור בסגנון אקדמי, מהסוג שרואים בחדרים נקיים של אוניברסיטאות. יש להם מערכות מאוד מתוחכמות, אבל הן עדיין מבוססות על תהליכים שהומצאו בשנות השישים. זה עובד טוב ומייצר קיוביטים טובים, אבל לדעתי הם לא מספיק אמינים. אז אנחנו פשוט נוקטים גישה חדשה לחלוטין, אנחנו מבצעים שיקוע מתכות ואז חריטה. זו הדרך שבה כל הסמיקונדקטורים המודרניים מיוצרים. צריך לשנות את כל תהליך הייצור ולעשות אותו בדרך אחרת. זה לוקח יותר זמן, אבל כשעושים את זה כך, זה הרבה יותר אמין.
"מה שאנחנו מנסים לעשות זה לא לבנות חדר נקי משלנו, אלא להשתמש בחדר נקי קיים. בצורה כזו אנחנו לא נצטרך להשקיע כמה מיליארדי דולרים כדי לבנות חדר נקי ראוי, ואנחנו יכולים לשדרג מכונות קיימות בהרבה פחות כסף, כדי שיעשו בדיוק את מה שאנחנו רוצים לעשות, ולהעלות את התהליכים וכדומה. אז אנחנו חושבים שזה מודל עסקי הרבה יותר יעיל לעבוד עם יצרני הכלים כדי להבין את התהליך".
אתה רואה תרחיש שבו מחשבים קוונטיים מאיצים אימון מודלים גדולים של AI?
"כן, בהחלט. אחת הדוגמאות שאנחנו מדברים עליהן היא שמחשב קוונטי מצטיין בסימולציה של תופעות קוונטיות. אם חושבים על כימיה קוונטית, אפשר להשתמש במחשב קוונטי כדי לייצר את הנתונים הקוונטיים עבור תצורות מסוימות של מולקולות או חומרים. את הנתונים הסינתטיים האלה אפשר להפיק מהר יותר מאשר לבצע שורה ארוכה של ניסויים, ולקבל מהם מידע מפורט מאוד על מצבי הקוונטים השונים".
"את המידע הזה ניתן אחר כך להזין למודלים קלאסיים של למידת מכונה, כדי לחזות כימיקלים חדשים במהירות גבוהה הרבה יותר. בעיניי זה מקרה שימוש מצוין למחשב קוונטי, כזה שיכול באמת לסייע לאנושות לפתח כימיקלים טובים יותר, תהליכים זולים ויעילים יותר, להשתמש בחומרים זמינים יותר, ולשפר את ההשפעה הסביבתית של תעשיות כימיה וייצור".
* * *
"אנחנו צריכים זמן להסתגל למחשב קוונטי מתפקד"
"מצד אחד מחשוב קוונטי הוא אחת המהפכות הטכנולוגיות החשובות ביותר שעוד לא התממשו, ומצד שני, אי אפשר לעשות את זה עם חברה אחת. יידרשו הרבה שחקני ענק שיתאחדו כדי שזה יקרה" - איתמר סיון, מנכ"ל שותף של Quantum Machines, אשר אירחה את ג'ון מרטיניס ומקיימת איתו שיתוף פעולה עסקי. "מה שחברת Qlab של מרטיניס מביאה לאקוסיסטם הוא לא רק שיתוף פעולה עם Quantum Machines, אלא גם עם חברות נוספות, מתוך הבנה שבניית מחשב קוונטי היא כנראה אחד האתגרים הגדולים ביותר שהאנושות מתמודדת איתם".
על מקומה של ישראל במרוץ הקוונטי, סיון מציין את הפער בין משאבי המדינה לבין הכסף הפרטי הזמין: "ישראל היא מדינה קטנה, וגם כשיש פה תקציבים, זה לא מתקרב למה שיש במדינות אחרות, כמו ארה"ב או סין. אבל לכל מדינה יש יתרונות וחסרונות. בזמן שאין כאן המון מימון ממשלתי, יש כאן גישה מאוד קלה למימון פרטי - הון סיכון ומימון צמיחה. זו אחת הסיבות שיש פה אקוסיסטם כל כך חי של סטארט-אפים. זה לא רק בגלל הסייבר שיוצא מהצבא; בישראל הרבה יותר קל להגיע לכסף של קרנות הון סיכון מאשר, למשל, במדינות רבות באירופה".
הוא מזכיר שגם חברות קוונטיות ישראליות נולדות גלובליות: "חברות ישראליות, ובטח קוונטיות, לא מכוונות לשוק המקומי. זה שוק קטן. מאוד מהר אתה הופך כמעט לחברה אמריקאית - רוב הביזנס מתבצע בארה"ב, והאופרציה מתחילה לזוז לשם. פורמלית המשרדים כאן, אבל Quantum Machines וחברות אחרות שפועלות עכשיו הן למעשה חברות גלובליות".
גם לממד הזמן יש בעיניו יתרון: "לפעמים מצפים מהטכנולוגיה הזאת שתופיע תוך שנתיים. כששואלים אותי על זה, אני בדרך כלל אומר: טוב שהיא לא תופיע כל כך מהר. אנחנו צריכים זמן להסתגל אליה בהדרגה. אם ממשלות לא יתאימו את עצמן, גם למדיניות על בינה מלאכותית היום, וגם לקוונטום בהמשך, זה עלול לייצר בעיות קשות, הרבה מעבר למה שהתכוונו אליו. לכן טוב שלוקח יותר מחמש דקות להגיע למחשב קוונטי בפעילות מלאה".
