Please ensure Javascript is enabled for purposes of website accessibility

קפיצה קוואנטית בטכנולוגיות המחשוב המודרני

קפיצה קוואנטית בטכנולוגיות המחשוב המודרני
(צילום באדיבות pixabay)
(צילום באדיבות pixabay)

אבל רגע, מה זה בכלל מחשב קוואנטי?

מחשבים מתפתחים בקצב מהיר יותר מאי פעם. חוק מור משנת 1965 חוזה שצפיפות הטרנזיסטורים במחשבים צפויה לגדול פי 2 כל 18 עד 24 חודשים; אלא שחוק זה תקף בעיקר לגבי מחשבים "רגילים". מזה עשרות שנים חוזים את קיומם של מחשבים מתקדמים יותר, שמסוגלים כביכול לעקוף את חוק מור – אלו הם המחשבים הקוואנטיים.

כדי להבין מהם בעצם מחשבים קוונטיים, קודם כל צריך להבין איך עובדים מחשבים באופן כללי. טרנזיסטור הוא רכיב אלקטרוני העשוי מחומרים מוליכים למחצה (כגון סיליקון או גראפן), והוא משמש כסוג של מתג חשמלי. המתג הזה יכול לקבל 2 ערכים בלבד, באמצעות שינויים בזרם החשמלי העובר דרכו: ערך של אפס או ערך של אחד.

מכיוון שאפסים ואחדות יכולים ליצור סדרות של מספרים המאפשרים לייצג כל סוג של מידע (קוד בינארי), טרנזיסטורים הם בעצם לב לבו של כל מחשב – הם אלו שמאפשרים לו לחשב חישובים ולבצע פעולות. מעבדי מחשב מודרניים יכולים להכיל כמה מאות מיליוני טרנזיסטורים, עדות ישירה לחוק מור ולהגדלת יכולות החישוב של כל מכשיר אלקטרוני (לא רק מחשבים, אגב).

במחשב רגיל כל טרנזיסטור יכול לקבל אך ורק ערך אחד מתוך מקסימום 2 ערכים (אפס או אחד בכל רגע נתון – מה שנקרא "סיבית" או "ביט" בקיצור). המונח Byte (בית / בייט) מייצג 8 סיביות, דהיינו 2 בחזקת 8 אפשרויות של אפס או אחד. ככל שעולים במניין הסיביות והבייטים, כך ניתן לבצע יותר פעולות בו זמנית, וזו מהותם של המונחים קילו-בייט (אלף בייטים), מגה-בייט (מיליון בייטים) וכן הלאה.

את תזמון הפעולות השונות במחשב ניתן לעשות באמצעות אלגוריתמים, שאותם ניתן ליצור מראש באמצעות שפות מחשב שונות (שפת C, שפת אסמבלר וכן הלאה). כך בעצם אפשר לגרום למחשב, או לכל יציר אלקטרוני אחר, לפעול כפי שאנו רוצים. זו בעצם מהותם של לימודי הנדסאי תוכנה או מהנדס תוכנה – "הזזת" קבוצות האלקטרונים בטרנזיסטורים באופן מסוים, כך שיבצעו את הפעולות הרצויות לנו.

עד כאן אופן פעולתם של מחשבים "רגילים".

אז במה נבדלים מהם המחשבים הקוואנטיים?

בעוד שמחשב רגיל מסוגל לקבל אך ורק סיבית אחת בכל טרנזיסטור ברגע נתון, מחשב קוואנטי פועל באמצעות סיבית מתקדמת יותר, המסוגלת להכיל או 1 או 0 או את שניהם בו זמנית (וזה ההבדל הגדול בין שני סוגי המחשבים). למעשה במחשבים קוואנטיים אין ביטים אלא קיוביטים, שהם קיצור של הביטוי Quantum Bit.

היכולת הזו, להכיל לא רק אחד או אפס – אלא גם את כל השילובים האפשריים ביניהם, בו-זמנית – מאפשרת למחשבים קוואנטיים לבצע חישובים במהירות גדולה פי כמה וכמה מכל מחשב רגיל, תוך כדי חיסכון משמעותי באנרגיה. בעוד ש-3 ביטים "רגילים" מסוגלים לייצג ערך אחד בלבד מתוך 8, שלושה קיוביטים מסוגלים לייצג את כל 8 הערכים בו זמנית.

אם נדמיין את מושג הביט (סיבית) ככדור, אז הוא יכול להימצא באחד משני מצבים בלבד: או בקוטב הצפוני או בקוטב הדרומי. הקיוביט, לעומתו, יכול להימצא בכל נקודה אפשרית על פני הכדור, ולא רק בקטבים. האנלוגיה הזו ממחישה יפה את היכולות של המחשב הקוואנטי.

איך זה בעצם קורה? מבלי להיכנס לתסבוכות מתמטיות, הכול נובע מהחוקים המוזרים של מכניקת הקוואנטים: סופרפוזיציה, שזירה קוואנטית, מנהור קוואנטי ועוד. היכולת של כל חלקיק תת-אטומי (או קבוצה של חלקיקים) להיות בכמה מצבים בו-זמנית, מאפשרת להם לשמש כטרנזיסטורים סופר-מהירים.

מחשבים קוונטיים נמצאים כיום באותו מצב בו היו המחשבים הרגילים בשנות ה-40 וה-50, והפוטנציאל כאן הוא אדיר. לאן שלא נתקדם בתחום, מחשוב קוואנטי בהחלט עתיד לשנות את עולמנו.

התוכן כי חם במקומונט גבעתיים
כדור שלג של הלוואות
במקרים בהם המצב הכלכלי קשה וההוצאות מכבידות, אך המשכורת לא...
איך לתכנן פרישה?
לישראלים רבים אין מושג לגבי מצב החיסכון הפנסיוני. בחלק מהמקרים,...
איך להעביר את המסרים שלכם בדרך אפקטיבית?
תוכן שיווקי יכול לשרת אתכם בכמה פורמטים ואחד המוצלחים והטובים...
לשדרג את אופן הבישול בבית
לשדרג את אופן הבישול בבית
אחת מן הדרכים המושלמות והטובות ביותר לשדרג את מראה המטבח...
וילונות המותאמים למשרדים
וילון משרדי הוא בעל תפקיד חשוב ביצירת סביבת עבודה מקצועית...
איך אני אדע אם הבנק יהיה מוכן לתת לי משכנתא לרכישת דירה
כל אדם שרוצה לבצע רכישה גדולה במהלך חייו, לדוגמא לקנות...
למה כדאי לשים לפני שפותחים תיק השקעות (טיפים)
פתיחת תיק השקעות מוגדרת כפעולה קלה מתמיד. ניתן לפתוח תיקי...
רוצים אריכות ימים? הטופס ממתין לכם בבנק וכדאי להכיר אותו
אחד הטפסים החשובים בניהול חשבון משותף – טופס אריכות ימים...
היתרונות של טיפול מהיר בבעיות דירוג אשראי
דירוג האשראי הוא הכלי החזק ביותר שעומד היום לרשותם של...
למעלה ולמטה: מתי זה נכון לקחת הלוואה
הלוואה היא אחד הפתרונות בסל הכלים של מי שזקוק למימון...