מחשוב קוואנטי: קפיצת ענק במהירויות החישוב

מה נעשה עם כוח חישוב אינסופי ומיידי? מחשוב קוואנטים לא מציע התפתחות הדרגתית בתחום המחשוב אלא קפיצה אל קצה היכולת

צילום: flickr, cc-by, net_efekt

המחשבים כפי שאנו מכירים אותם היום שינו ועוד משנים את חיינו מהקצה אל הקצה. החל ממחשבים בודדים שהיו קיימים רק לממשלות ולאוניברסיטאות נבחרות, עבור במהפכת המחשב הבייתי, ועד היום כאשר כמעט לכל מכשיר חשמלי יש איזה שהוא מעבד שמניע אותו. גם השימושים הלכו והתפתחו לאורך השנים ובתחום הזה, נראה שעוד ישנן המון המצאות שטרם פותחו שינבעו מהיכולת שלנו לבצע פעולות חישוב חדשות (אלגוריתמים) או להכניס מחשוב לתחום שעד כה לא היה ממוחשב (לדוגמה מהפכת המחשוב ברכבים). ועדיין אנחנו תקועים בפרדיגמה שיכולת המחשוב שלנו גדלה משנה לשנה באופן מסויים (כמו בחוק מור), שהמחשבים שלנו בנויים מטרנזיסטורים, ושיחידת המדידה היא בינארית.

המחשב האנושי

הרבה לפני שהסתובבנו עם סמארטפון, לכל אחד מאיתנו יש בראש מחשב על (ויש שיגידו שכל הגוף שלנו הוא בעצם מחשב על) מהסוג שאף אדם לא הצליח אפילו להתחיל להבין. מה שאנחנו יודעים בוודאות הוא שאנחנו לא בנויים מטרנזיסטורים ואנחנו לא עובדים באופן בינארי. נשאלת השאלה, מתי נזנח את מודל המחשב כמו שאנחנו מכירים היום לטובת מחשוב מסוג אחר שייתן קפיצת מדרגה בסדרי גודל הרבה מעבר ליכולות שאנחנו מסוגלים אפילו לדמיין. מספר רב של חלופות נבחנות בשנים האחרונות מתוך הבנה שניתן לרתום את הננוטכנולוגיה, הביולוגיה, האופטיקה, הכימיה, ועוד לטובת ביצוע חישובים. בחלק מהמקרים, אפילו במהירויות וביכולות שקשה מאוד לדמיין.

התחום אולי הכי מדובר הוא מחשב קוונטי (Quantum computing). בלי להכנס לפרטים טכניים (ראו וידאו מצורף), מחשב קוונטי יהיה בעל יכולות העולות בסדרי גודל של מיליונים על המחשבים החזקים ביותר של היום ויהיו בעלי מאפיינים בלתי נתפשים הנובעים כולם מתורת הקוונטים. מבחינת יכולת חישוב, בשל העובדה שיחידת קוונטום (qubit) יכולה להיות בו זמנית הן במצב 0 והן במצב 1 (ע”י סופרפוזיציה), יכולת החישוב של 500 qubits היא 500^2 פעולות במקביל ביחידת זמן, שהוא מספר אינסופי בדיוני, דהיינו – יכולת חישוב בלתי מוגבלת.

וידאו: קצת על מכניקת קוואנטים

מאפיין נוסף והזוי ביותר היא יכולת הקרויה entanglement (בעברית: שזירה). איינשטיין, כשגילה את האפשרות התיאורטית דרך נוסחאות, הגדיר את המאפיין הזה: Spooky action in the distance. היכולת הזו המודגמת בוידאו, בעצם מדברת על תכונה שבה שני qubit הסמוכים זה לזה ועובדים בהתאמה מסויימת (נאמר ש- A עובד נגד כיוון השעון ו- B עובד עם כיוון השעון) ימשיכו להחזיק את הקשר הזה גם כאשר יפרידו אותם וירחיקו אותם לקצוות שונים של העולם. כלומר, כאשר ה- qubits מופרדים למרחק אדיר, אם נשנה את הכיוון של A, באותו רגע (במהירות הגבוהה ממהירות האור!) B ישנה את כיוונו אף הוא. בעוד התיאוריה תומכת ביכולת להפריד qubits למרחק אינסופי, חוקרים הצליחו בנתיים לייצר את התופעה בין שני qubits הרחוקים זה מזה מרחק של 16 ק”מ.

וידאו: הצד המעט משונה של מכניקת קוואנטים

המשמעויות של יכולת ה- entanglement מרחיקות לכת עד כדי דברים הזויים כמו נסיעה בזמן (לפי תורת היחסות צריך מהירות הגדולה ממהירות האור…). שימושים פרקטיים יותר יכולים להיות לצורכי תקשורת, הצפנה, והעברת מידע. יכולת טלפורטציה אף היא ממשיכה להיות סוג של פנטזיה :-)

יש לאמר כי הטכנולוגיות עדיין בתחילת הדרך ויש עוד דרך ארוכה עד שנראה מחשבים ומוצרים מבוססי קוונטים. רוב המומחים מדברים על 10-20 שנים לפחות, למרות שישנם כבר מספר הולך וגדל של מחשבים בעלי מספר qubits.

נשאלת השאלה, מה אנחנו אמורים לעשות עם יכולות חישוב מטורפות שכאלה. יכולות שיוכלו להתחרות בכח החישוב שלנו, בני האדם, ושיפתחו פתח לקפיצת מדרגה טכנולוגית שמי יודע לאן תוביל.

מה אתם הייתם עושים עם כח חישוב אינסופי ומיידי?

הפוסט פורסם לראשונה בבלוג Technologeek


דוד קודיש

דוד קודיש הוא מומחה מערכות מידע, IT, טכנולוגיה, ושימושי אינטרנט. נמצא בחזית הטכנולוגיה מעל ל- 15 שנה בתפקידי הנדסה וניהול בחברות הייטק.

הגב

11 תגובות על "מחשוב קוואנטי: קפיצת ענק במהירויות החישוב"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 

* שימו לב: תגובות הכוללות מידע המפר את תנאי השימוש של Geektime, לרבות דברי הסתה, הוצאת דיבה וסגנון החורג מהטעם הטוב ו/או בניגוד לדין ימחקו. Geektime מחויבת לחופש הביטוי, אך לא פחות מכך לכללי דיון הולם, אתיקה, כבוד האדם והדין הישראלי.

סידור לפי:   חדש | ישן | הכי מדורגים
שושו
Guest

מה הייתי עושה עם כח חישוב אינסופי ומיידי?
משחק angry birds !

נברא
Guest

לגמריי לא ברור. מה הקשר בין 500^2 סידורים אפשריים לבין חישוביות?

דוד קודיש
Guest

לפי ההבנה שלי זה מגיע מהמקום של המקביליות. בעוד שבאופן סכמתי, מחשב רגיל מסוגל לעבוד סידרתית (כמובן שיש גם סוגים של חישוב מקבילי), מחשב קוונטי עובד מקבילי לחלוטין. ראה תגובות של אנשים נוספים – ומסכים עם כולם שלא כל בעיה תפתר מהר יותר במחשב קוונטי.

שי
Guest
כתבה מעולה, בהחלט לא הפעם הראשונה שאני נתקל בנושא המעניין הזה, ובהחלט הסבר מעולה ומפורט :) בכל אופן, כח עיבוד כזה יכול להירתם גם לשירותי מזג אוויר, אשר כידוע, נדרשים אלגורתמים מסובכים ובעלי כל כך הרבה משתנים, שפשוט יום אחד נוכל לקבוע חופשה לעוד חודשיים ולדעת מה יהיה מזג האוויר, בניגוד להתראה בת שלושה ימים במקרה הטוב היום. כמו כן, יכולת פענוח אסטרונומית תוכל לעזור לחברה שעובדים ב CERN שכן כמויות המידע המתוכננות שם לא יפוענחו במאה הקרובה עם המחשבים הקיימים כרגע :) בכל אופן הייתי שמח להשתמש במחשב כזה לצרכי כלכלה, יהיה אפשר להיות איש חזק מאוד עם אלגוריתם… Read more »
דוד קודיש
Guest

תודה שי – נראה לי שיש עוד כמה שישמחו להשיג מחשב כזה… השאלה היא איך ייראה העולם שלנו כשמזג האויר יהיה דבר שניתן לא רק לחזות אלא גם להשפיע עליו.

שבת שלום

אור סתת
Guest
הי, שמי אור ואני קורא נלהב של האתר המשובח הזה. חוץ מזה, אני עושה דוקטורט בחישוב קוונטי. אם מישהו מתעניין בנושא, אשמח לנסות לעזור ולענות על שאלות. יש לי הערה מרכזית אחת. במאמר כתוב ש”בשל העובדה שיחידת קוונטום (qubit) יכולה להיות בו זמנית הן במצב 0 והן במצב 1 (ע”י סופרפוזיציה), יכולת החישוב של 500 qubits היא 500^2 פעולות במקביל ביחידת זמן, שהוא מספר אינסופי בדיוני, דהיינו – יכולת חישוב בלתי מוגבלת.” המשפט הזה קצת מטעה – זה נכון שבמחשב קוונטי יש יכולת של מקביליות, אבל זה לא מוביל באופן ברור ליתרון כמו שנכתב. לדוגמה, ככל הידוע, מחשבים קוונטים (בדיוק… Read more »
דוד קודיש
Guest

תודה אור על המשוב והתגובה המחכימה. מחשוב קוונטי ייתן לנו קפיצת מדרגה אדירה בהבנה שלנו את העולם ואולי יפתח את הפתח לסוגי מחשוב אחרים שכן יפתרו בעיות מסוג NP Complete.

סהר
Guest

כתבה מעניינת בהחלט !

חן
Guest

אחלה כתבה ואחלה תגובות.

משה
Guest

מאמר מעניין בהחלט.

אגב, אולי הגיע הזמן לטפל בבעיה עם ה”פוסטים נוספים בנושא …”?
מוצגים שם פוסטים מתקופות עתיקות (שנה-שנתיים), שבנושאים טכנולוגיים פשוט אינם רלוונטיים. הייתי שמח לראות שבמקום הזה מוצגים מאמרים רלוונטיים מהתקופה האחרונה, כפי שיש בכל אתר רציני וגדול כיום.

גורו יאיא
Guest

המאמר מטעה. תורת הקוונטים אינה מאפשרת מסע בזמן אחורה, או נסיעה מעל מהירות האור לכאורה, הזמן מאט ככל שמתקרבים למהירות האור, אבל הגעה למהירות האור, או עצירה של הזמן ומטה, אינן נותנות תוצאות שניתן לחשב אותם כלל. לא ניתן להסיק, לפי תורת איינשטיין, שמעבר למהירות האור, מתרחשת גם נסיעה בזמן.

wpDiscuz

תגיות לכתבה: