ריאיון
"מחשוב קוונטי יהפוך לכלי הכי משפיע והכי מסוכן שהיה לנו אי פעם"
ד"ר אלסנדרו קוריאוני, מנהל המחקר של IBM באירופה ואפריקה ואחד האנשים המשפיעים בעולם המחשוב הקוונטי, מאמין שישראל היא הזירה הטובה בעולם לניסוי ולהאצה של הדור הבא במחשוב. בריאיון מיוחד הוא מסביר כיצד קוונטום שובר לראשונה את האופן שבו אנחנו מייצגים מידע ולמה שילוב של קוונטום, מחשוב קלאסי ו־AI יהפוך לכלי העוצמתי והמסוכן ביותר שטכנולוגיה אנושית יצרה
כששואלים את ד"ר אלסנדרו קוריאוני, מנהל המחקר של IBM באירופה ואפריקה ואחד האנשים המשפיעים בעולם המחשוב הקוונטי, איך הוא רואה את מקומה של ישראל במהפכה הקוונטית, הוא לא מהסס: "אני לא יכול לחשוב על אקוסיסטם טוב יותר מישראל כדי לבצע את הניסויים הקריטיים שיובילו לשינוי הפרדיגמה הבא".
לדברי קוריאוני, העומד בראש מעבדת המחקר המרכזית לקוונטום בציריך והמבקר בימים אלה בישראל, המדינה או הארגון שינצחו את המרוץ הקוונטי יהיו אלה שיוכלו לפתח את היישומים הנכונים - יחד עם הממשקים הקלאסיים הנכונים, התוכנה, האבטחה והיכולת להתרחב גלובלית.
"הדבר שבו יש לנו הכי הרבה אי־ודאות הוא מה יהיה התחום הראשון שבו נשיג יתרון, וכיצד זה יצליח לגדול", הוא אומר. "לכן היכולת לנסות תחומים שונים, אלגוריתמים שונים ותוצרים שונים במהירות היא לדעתי קריטית. ואני לא יכול לחשוב על אקוסיסטם טוב יותר מישראל כדי לבצע את הניסויים הללו, ואז להביא אותם להבשלה. צריך להיות מהירים. לכן אני מאמין שלישראל יש הזדמנויות עצומות לקחת על עצמה את האתגר הזה".
לדבריו, "אני מאמין שלישראל יש את שני הדברים: כבר יש לכם את האקוסיסטם, וגם, כעם, יש לכם את התכונה הזו לקפוץ ולקחת סיכונים, גם בשלבים מוקדמים. חלק מהצוות שלי שעוסק באלגוריתמים, יישומים ואבטחה נמצא במעבדת חיפה. אני מכיר היטב את האנשים שעובדים שם, ויודע שיש לכם את המוכנות הזו לקחת סיכונים כשהדברים עדיין בראשיתם".
“שינוי הדרך לייצוג המידע עצמו”
בוא נחזור רגע אחורה. לרוב האנשים מחשוב קוונטי נשמע רעיון רחוק או מופשט. תוכל להסביר לנו מדוע הוא נחשב מהפכני?
"אם חושבים על יותר מ־70 השנים האחרונות של טכנולוגיית המידע, ועל ההשפעה שהיתה לה על החברה ועל עולם העסקים, ברור שזו השפעה עצומה. היא שינתה לחלוטין את עולם העסקים, את חיי היומיום ובעצם את כל מה שסביבנו. אבל למרות כל זה, ואף על פי שההשפעה אדירה, כל מה שקרה עד היום מבוסס על אותה דרך בסיסית שבה אנחנו מייצגים את העולם שלנו במחשב. אנחנו לוקחים את המציאות, מפשטים אותה, מתרגמים אותה למשהו שהמחשב יכול לייצג, ואז מבצעים עליה חישוב כדי להפיק תוצאה.
"הדרך שבה תיארנו את העולם במחשב לא השתנתה: אנחנו מתרגמים את העולם למתמטיקה, את המתמטיקה לביטים – אפסים ואחדים – ואז מבצעים עליהם פעולות. המחשוב התפתח מאוד, אבל הרעיון הבסיסי של 'איך אנחנו מייצגים את המציאות במחשב' נשאר בדיוק אותו דבר. מה שמחשוב קוונטי עושה זה שלראשונה, וזו באמת בפעם הראשונה, הוא משנה את הדרך שבה אנחנו מייצגים את המידע עצמו. במקום לתאר את המידע רק כאפס או אחד, אנחנו מתארים אותו באופן רציף, כל הערכים האפשריים שבין 0 ל־1".
ומה המשמעות של זה?
"תחשבי על זה כמו על כדור: בקוטב הדרומי יש 0, בצפוני יש 1, וביניהם אינסוף נקודות אפשריות על פני הכדור. למעשה, יש אינסוף מצבים אפשריים, בדיוק כמו שיש אינסוף קווי רוחב על פני כדור הארץ. השינוי הזה באופן הייצוג מביא גם לשינוי בדרך שבה אפשר לחשב ולתפעל את המידע. בעוד במחשב קלאסי אנחנו עובדים רק עם 0 ו־1, במחשב קוונטי אנחנו עובדים עם כל המרחב שביניהם, כל הכדור הזה, ומפעילים עליו את עקרונות המכניקה הקוונטית. זה מאפשר לנו לעבד מידע באופן שונה לגמרי, בתוך מרחב מתמטי הרבה יותר עשיר.
"זה אומר שאנחנו מתחילים להסתכל על העולם דרך עדשה חדשה לגמרי. יש דברים שהיו קשים מאוד לביצוע כשניסינו לייצג את העולם באפסים ואחדים, והם נעשים הרבה יותר פשוטים כשאנחנו מייצגים אותם בדרך החדשה הזו. כשאת משנה את נקודת המבט, את רואה דברים שפשוט לא היה אפשר לראות קודם.
“אבל הדבר המרתק הוא שהתחומים שבהם השינוי הזה באמת עוזר, הם בדיוק הבעיות הכי חשובות בעולם המדע והעסקים. לא מדובר רק בכך שאפשר לעשות יותר, אלא שפתאום אפשר לעשות דברים שעד עכשיו היו כמעט בלתי אפשריים, ושהם קריטיים לעולם האמיתי".
למשל?
"למשל, סימולציה מדויקת של העולם הפיזי. היכולת ליצור 'תאום דיגיטלי' של הטבע ברמת דיוק גבוהה מאוד, זה משהו שכמעט בלתי אפשרי לעשות במחשבים קלאסיים, אבל נהיה הרבה יותר פשוט במחשבים קוונטיים. לדוגמה, אם נרצה לדמות אינטראקציה בין תרופה לבין חלבון בגוף, אפשר לעשות את זה גם במחשב קלאסי, אבל זה דורש כוח חישוב עצום ויקר מאוד. אז מה שעשינו עד היום הוא להסתפק בגרסה פחות מדויקת. פחות יקרה, אבל גם פחות נכונה. וככל שהסימולציה פחות מדויקת, כך גם היכולת לתכנן תרופות חדשות מצטמצמת. מחשב קוונטי יאפשר לבצע את זה ברמת דיוק גבוהה בהרבה.
"אותו הדבר קורה בתחומים אחרים, כמו פיתוח חומרים חדשים. רוב הבעיות הגדולות של האנושות הן בעצם בעיות של חומרים: אגירת אנרגיה, אריזות מתכלות, תחבורה יעילה, ייצור אנרגיה נקייה, ואפילו תכנון כורים גרעיניים בטוחים יותר - כולן בעיות של חומרים. כדי לפתור אותן, צריך לדעת לדמות בצורה מדויקת מאוד איך החומר מתנהג, זה בדיוק מסוג הדברים שמחשב קוונטי מסוגל לעשות טוב יותר".
מה עוד?
"יש גם בעיות מסוג אחר, למשל בעיות אופטימיזציה גדולות. תחשבי על תחום כמו לוגיסטיקה. ניהול צוותי טיסה, מיקומי מטוסים, לוחות זמנים בנמלי תעופה. יש אינספור גורמים שצריך לאזן ביניהם. מחשב קלאסי יכול לפתור בעיות כאלה היטב רק כשהן קטנות. כשהבעיה גדלה – המחשב הקלאסי כבר לא עומד בזה, כי כמות החישובים גדלה בצורה מעריכית. מחשוב קוונטי מצמצם את המורכבות הזו, ולכן מסוגל לטפל בבעיות שהיום נחשבות לבלתי פתירות.
"ויש גם תחום שלישי, השילוב בין בינה מלאכותית למחשוב קוונטי, שנקרא היום Quantum Machine Learning. הרעיון הוא להשתמש בעקרונות קוונטיים כדי לשפר למידת מכונה. לכאורה אפשר לומר שלמידת מכונה כבר יודעת הכל, שיש לנו מודלים ענקיים שמבצעים טריליוני חישובים. וזה נכון אבל כל זה עובד טוב רק כשיש כמויות עצומות של נתונים. כשיש מעט נתונים, או נתונים מורכבים מאוד שאין עליהם סטטיסטיקה ברורה, המודלים הרגילים מתקשים. מחשוב קוונטי יכול לעזור בדיוק במקרים כאלה, לחשוף קשרים נסתרים או חריגים במידע מורכב.
"אלו שלושת התחומים העיקריים שבהם מחשוב קוונטי צפוי לחולל שינוי אמיתי. אבל חשוב להבין, זה לא רק מחשב יותר חזק. זו שפה חדשה של ייצוג מידע, שמפשטת את מה שהיה קשה בעבר. העתיד לא יהיה עולם קוונטי בלבד, אלא שילוב של קלאסי וקוונטי. המחשב הקוונטי לא יחליף את המחשב הרגיל, אלא ישלים אותו. יש דברים שמחשב קלאסי עושה טוב יותר, למשל פעולות פשוטות כמו כפל. מחשב רגיל יכול לחשב A כפול B מהר מאוד, הרבה יותר ממחשב קוונטי. אבל אם יש לך רק את התוצאה של A כפול B, ואת רוצה לדעת מהם שני הגורמים – זו כבר בעיה שקשה מאוד למחשב קלאסי לפתור, ואילו מחשב קוונטי יכול לעשות זאת בקלות. מה שקשה לקלאסי – קל לקוונטי, ולהפך. וזה בדיוק מה שהופך את זה למהפכני כל כך".
האם אנחנו מתקרבים לנקודת היתרון הקוונטי בזכות הבינה המלאכותית של היום?
"אנשים נוטים לראות בינה מלאכותית ומחשוב קוונטי כשני עולמות נפרדים – וזה פשוט לא נכון. בינה מלאכותית, ובעיקר למידת מכונה, היא משהו שאנחנו עושים על גבי תשתית חישוב מסוימת, שהיא קלאסית, ומאפשרת לנו ללמוד מתוך נתונים. ברגע שתהיה לנו תשתית חדשה, קוונטית, נוכל להריץ עליה בינה מלאכותית שתהיה מדויקת וטובה יותר. כלומר, אלה לא שני עולמות נפרדים. מחשוב קוונטי הוא פשוט דרך חדשה לבצע חישוב. ובעתיד הוא גם יעזור לבינה מלאכותית, באופן ישיר או עקיף. לדוגמה, כמו שאמרתי קודם, אפשר להשתמש במושג שנקרא למידת מכונה קוונטית (Quantum Machine Learning), שבו מחשוב קוונטי משפר את היכולת של מודלים של בינה מלאכותית לעבוד טוב גם כשיש נתונים מעטים או מורכבים. בנוסף, מחשוב קוונטי מסוגל לחשב ערכים מסוימים בדיוק רב יותר, וזה מספק קלט איכותי יותר למודלי ה־AI.
“אבל גם להפך. כבר היום ה־AI מאיצה את הפיתוח של מחשוב קוונטי. במחשוב קוונטי צריך לכתוב אלגוריתם, ואז למפות אותו על החומרה הקוונטית. יש אינספור דרכים לעשות זאת. בינה מלאכותית יכולה לעזור לבצע את ההתאמה הזו טוב יותר, לחבר בין המבנה של החומרה הקוונטית לבין מבנה האלגוריתם.
“כך ניתן לפתח ולגלות אלגוריתמים חדשים, שמתאימים טוב יותר למכונות הקוונטיות. AI גם מסייעת בשלבים של תיקון שגיאות והפחתת רעש, נושא מרכזי במחשוב קוונטי, ומאפשרת לעשות זאת באופן חכם ויעיל יותר.
“לכן, ב־IBM Research החלטנו לאחרונה ליצור אסטרטגיה חדשה בשם ‘Algorithms and Applications’, מתודולוגיה שמתמקדת בדיוק בנקודת המפגש הזו. אנחנו מאמינים שהבשלות של מחשוב קוונטי יחד עם ההתפוצצות של הבינה המלאכותית תיצור עידן חדש של אלגוריתמים, שיחברו בין עולמות הקוונטי, הקלאסי וה־AI ויפתחו הזדמנויות עצומות בקנה מידה חסר תקדים. אפשר לומר שאנחנו נכנסים לעידן חדש של ‘רנסנס באלגוריתמים’. וזה מרגש מאוד, כי עבדנו תמיד על אותה תשתית חישובית, על אותו מושג בסיסי של מידע. עכשיו הפרדיגמה הזו סוף סוף משתנה".
“ההזדמנות בתוכנה”
אירופה, ארה״ב, סין - כולן רוצות להיות הראשונות להשיג את היתרון הקוונטי. האם אתה חושב שאירופה באמת יכולה לבנות לעצמה אקוסיסטם טכנולוגי חזק?
"המצב כיום הוא שארה”ב וסין מובילות בבירור, לפחות בכל הקשור לחומרה. וזה ברור למה: ההשקעות שנעשו שם ב־20 השנים האחרונות היו גדולות, ממוקדות ופחות מפוצלות. לכן הן מובילות היום בתחום הזה. האם אירופה צריכה לנסות לצמצם את הפער בחומרה? כמובן שכן. אבל זו תהיה טעות אסטרטגית חמורה אם כל המאמץ יופנה רק לשם. תחשבי על זה כמו בשנות ה־60 וה־70, כשדיברו על תעופה. אז 'תעופה' היתה כמעט מילה נרדפת לבואינג. אם אז באירופה היו אומרים – נתרכז רק בלרדוף אחרי בואינג, בלי להשתמש בטכנולוגיה קיימת ולפתח תשתיות, היינו מאבדים 30 שנה של התקדמות. לא היו נוצרים שדות תעופה, תעשיות תומכות, ולא היתה נוצרת בסוף איירבוס, שמצליחה היום להתחרות בבואינג.
“אותו הדבר כאן. אנחנו מאחור בתחום החומרה, וצריך להשקיע בו, אבל ההזדמנות האמיתית של אירופה היא דווקא בלנצח במרוץ על התוכנה והאקוסיסטם. שם נמצאת, בעיניי, התשואה הגדולה באמת - בכסף, בתעסוקה ובחדשנות. תסתכלי על סיליקון ואלי. הם התחילו עם חומרה, אבל מי שעשה את הטריליונים היה בתוכנה. אז אנחנו צריכים להיות חכמים: להמשיך להשקיע בחומרה, אבל במקביל להשקיע המון בפיתוח תוכנה, באלגוריתמים, בשרשראות אספקה, ובבניית אקוסיסטם שלם. ושם, בניגוד לחומרה, עדיין אין מנצח ברור. לא ארה”ב, ולא סין. לכן זו הזדמנות שאירופה פשוט לא יכולה להרשות לעצמה לפספס".
בעיני רבים, מחשוב קוונטי נחשב לפריצת דרך טכנולוגית שתשנה את האנושות. אתה מסכים?
"נניח שנשים בצד את כל מה שעשינו עד כה ב־IT, ונשאר רק מחשוב קוונטי, והוא מגיע לבשלות. האם אומר שזה הדבר הגדול ביותר שנעשה? לא. כי זה לבד לא מספיק. אבל מחשוב קוונטי שמגיע היום, כשהקלאסי כבר בשל מספיק כדי לאפשר כל מה שעשינו עם ה־AI, אז אומר שכן. הוא יגרום לכך שהכל יחד - קלאסי + קוונטי + AI מעל - יהפוך לכלי הכי חזק, הכי משפיע, ומן העבר השני גם הכי מסוכן שהיה לנו אי פעם. הכלי החזק ביותר בידיו של המין האנושי".
***
IBM בחוד החנית של התחום
היעד: יתרון קוונטי עד 2026
בעשור האחרון הפכה IBM לאחת החברות הבולטות בזירה הקוונטית, בעיקר בזכות גישה פתוחה יחסית: פרסום מפות דרכים, הנגשת מערכות על גבי הענן ושיתופי פעולה עם מוסדות מחקר ותעשייה. החברה אינה היחידה במרוץ, לצידה פועלות גם גוגל, מיקרוסופט ואחרות, שלכל אחת מהן יתרונות טכנולוגיים שונים. IBM מתמקדת בגישה של מעבדי מוליכי־על (superconducting qubits), בממד התוכנה וביכולת להפוך מערכות מוקדמות לשימושיות עבור ארגונים.
ב־2023 הכריזה IBM על השגת "Quantum Utility" - רגע שבו מחשב קוונטי מבצע משימות ברמת מורכבות שכבר שוברת את יכולת הסימולציה של מחשב קלאסי. ב־2026 מצפה החברה להציג לראשונה "יתרון קוונטי" מוכח, שבו קוונטום מנצח מחשב קלאסי לא רק עקרונית אלא גם בביצוע בפועל. יעד הדגל של IBM מתוכנן ל־2029: מחשב קוונטי שישלב אלפי קיוביטים לוגיים עם תיקון שגיאות מלא - תנאי מהותי להפעלת יישומים תעשייתיים רחבי־היקף.
במקביל, גופים מסחריים החלו לבחון שימושים ראשוניים. אחד הבולטים הוא בנק HSBC, שבדק שילוב של אלגוריתמים קוונטיים בתהליך מסחר אוטומטי באג"ח. בבדיקות שבוצעו על מעבדי Heron של IBM, הבנק דיווח על שיפור של כ־30% בדיוק מודלי ההסתברות למילוי פקודות מסחר, שיפור שמגיע בעיקר מהשפעה עקיפה: עצם ההתאמה מחדש של האלגוריתם למסגרת קוונטית־היברידית אילצה את הצוות לייעל תהליכים קיימים. הפריסה הבינלאומית של IBM כוללת מרכזי קוונטום בספרד, גרמניה, יפן, קוריאה וקנדה, וגם צוות מחקר פעיל בחיפה, המוביל תחומים כמו אלגוריתמים קוונטיים ואבטחה.
