סדרת "מאפס" · חלק 9 מתוך 9
מחשב קוונטי לא מנסה את כל הקודים בבת אחת. אז איך הוא פותח כספת?
גוגל, איי בי אם ומיקרוסופט בונות מחשבים קוונטיים, וממשלות כבר מחליפות מנעולים בגללם. מה זה בעצם? כאן בונים את זה מאפס, עם כספת אחת וקוד סודי: מה מחשב רגיל עושה, מה קיוביט, למה הוא לא "מנסה את כל האפשרויות בבת אחת", ומה הטריק האמיתי.
מאמר עם כספת, מטבעות וגלים בשלולית. נשמע כמו משחק, ובאמת יש בו משחקים. הם רק דורשים ריכוז, ואחרי כל אחד נעצור ונסביר מה ראיתם.
כבר כמה שנים חברות הטכנולוגיה הגדולות מדברות על מהפך.
גוגל, איי בי אם (IBM) ומיקרוסופט (Microsoft), שלוש חברות טכנולוגיה ענקיות, בונות מחשבים קוונטיים. כל אחת מהן מקימה מעבדות, מפתחת שבבים ומפרסמת יעדים.
גוגל כותבת שהיא "בטוחה יותר ויותר" שמחשבים קוונטיים בעלי ערך מסחרי יהיו זמינים עד סוף העשור.
איי בי אם הודיעה שעד 2029 תבנה מחשב קוונטי שמתקן את הטעויות של עצמו. ומיקרוסופט הכריזה על שבב משלה, שבנוי בדרך אחרת.
למה כולם מתרגשים?
כי מדברים על דברים גדולים. תרופות חדשות. סוללות טובות יותר. מקורות אנרגיה חדשים. גוגל מונה את שלושתם בין המטרות שלה.
גם ממשלות מתכוננות. מכון התקנים האמריקאי (NIST) פרסם ב-2024 מנעולים חדשים למידע באינטרנט, כאלה שנבנו כדי לעמוד גם מול מחשב קוונטי. גוגל קבעה לעצמה את 2029 כיעד לעבור אליהם.
כשמחליפים מנעולים עוד לפני שהפורץ קיים, סימן שלוקחים אותו ברצינות.
ומה עם AI?
כאן צריך להיות כנים. ה-AI שאתם מכירים, צ'אט GPT, ג'מיני, קלוד, רץ היום על שבבים רגילים. על מיליארדי מתגים רגילים, בדיוק כמו במאמר על ביט ובינארי.
גוגל כותבת שלדעתה AI מתקדם ירוויח הרבה ממחשב קוונטי. זאת תקווה וכיוון מחקר של החברה, לא מוצר שקיים היום.
וזה נכון לכל "מהפך" שתשמעו עליו כאן: הוא שייך למי שאומר אותו. החברות מספרות על עצמן, ואנחנו מביאים את מה שהן כתבו, עם תאריך.
המקור באנגלית
we are increasingly confident that commercially relevant quantum computers ... will be available by the end of this decadeבואו נעשה סדר
אז מה זה בעצם מחשב קוונטי, ומה הוא באמת יודע לעשות?
כדי שיהיה קל יותר להבין, מומלץ לקרוא קודם: ביט ובינארי, ואחר כך קוונטים בשפה פשוטה. מהראשון ניקח את המתג. מהשני את המטבע המסתובב ואת האבנים בשלולית.
ולאורך כל הדרך נחזור לתמונה אחת: כספת עם קוד סודי. הכול כאן נכון ל-29.10.2026.
צעד 1: כספת, ומחשב רגיל שמנסה קוד אחרי קוד
במאמר על ביט ובינארי ראינו שמחשב בנוי ממתגים. כל מתג הוא ביט: דולק או כבוי, 1 או 0.
גם קוד של כספת, בתוך המחשב, הוא שורה של מתגים. אז בואו נדמיין כספת פשוטה מאוד, שהקוד שלה הוא שלושה מתגים.
כמה קודים אפשריים יש? כמו שראינו שם, כל מתג מכפיל. שלושה מתגים, שמונה קודים:
000 001 010 011 100 101 110 111
(כמו כל מספר בינארי, קוראים משמאל לימין.) רק אחד מהם פותח. נגיד שזה 101.
מה מחשב רגיל עושה?
מה שהייתם עושים בעצמכם: מנסה 000. לא נפתח. מנסה 001. לא נפתח. ככה קוד אחרי קוד, עד שהכספת נפתחת.
הוא עושה את זה מהר מאוד. אבל תמיד אחד אחרי השני.
בשמונה קודים זה כלום. אבל כל מתג שמוסיפים לקוד מכפיל את העבודה.
בעשרים מתגים יש כבר יותר ממיליון קודים. בארבעים, יותר מאלף מיליארד: אם מנסים קוד אחד בכל שנייה, זה יותר משלושים אלף שנה. (חשבון שלנו, כמו בטבלת המתגים במאמר הקודם.)
ועכשיו השאלה: מה אם במקום מתגים היו לנו מטבעות מסתובבים?
צעד 2: קיוביט, מטבע מסתובב
במחשב קוונטי, במקום ביט יש קיוביט (Qubit, קיצור של "ביט קוונטי").
זוכרים את המטבע מהמאמר על קוונטים? יש לו צד המספר וצד הציור. כאן נקבע: צד המספר הוא 1, וצד הציור הוא 0.
מתג מראה את מה שהדלקתם. הדלקתם, הוא 1. כיביתם, הוא 0. כמה פעמים שלא תסתכלו, הוא לא ישתנה.
מטבע מסתובב הוא לא 1 ולא 0 כל עוד הוא מסתובב. כשמסתכלים עליו הוא נופל, פעם על 1 ופעם על 0, ואי אפשר לדעת מראש על מה.
"להסתכל" כאן זה למדוד: הרגע שבו היד נוחתת על המטבע.
נסו בעצמכם
מימין מתג. לוחצים עליו כדי להדליק או לכבות, ואז "להסתכל על המתג" כמה פעמים. משמאל מטבע: לוחצים "לסובב", אחר כך "להסתכל", ושוב "להסתכל".
בסוף לוחצים "לסובב ולהסתכל 20 פעם": שני מונים סופרים כמה פעמים המטבע נפל על 1 וכמה על 0.
הדגמה: מתג מול מטבע מסתובב. מתג תמיד נותן מה שהוא מראה. מטבע מסתובב (קיוביט) נופל במדידה ל-1 או ל-0, באקראי, ואחרי שנפל הוא נשאר כך. על הרבה מדידות רואים את הסיכויים.
מה ראיתם? המתג נתן בכל הסתכלות אותו דבר: מה שהדלקתם.
המטבע נפל פעם כך ופעם כך, ולא היה אפשר לדעת מראש. ואחרי שנפל, כל הסתכלות נוספת הראתה את אותו צד, כי הוא כבר לא מסתובב.
ב-20 פעם יצא בערך חצי-חצי, ובכל סבב קצת אחרת. כל נפילה לבד היא הפתעה.
ממה בונים מטבע כזה באמת? מחלקיק, או ממעגל חשמלי זעיר שמתנהג כמו חלקיק.
צעד 3: שני מטבעות, שלושה, חמישים
מטבע אחד שמסתובב מחזיק שתי תשובות אפשריות: 1 או 0.
שני מטבעות שמסתובבים יחד מחזיקים ארבעה צירופים: 11, 10, 01, 00. ושלושה מטבעות? שמונה. בדיוק שמונת הקודים של הכספת.
כלומר, כששלושה מטבעות מסתובבים, לכל אחד משמונת הקודים יש סיכוי, בבת אחת. כל מטבע שמוסיפים מכפיל את מספר הקודים, בדיוק כמו המתגים.
נסו בעצמכם
מוסיפים מטבע אחרי מטבע, ורואים כמה קודים נפרשים.
הדגמה: מוסיפים מטבע מסתובב אחרי מטבע. כל מטבע מכפיל את מספר הקודים האפשריים: 2, 4, 8, 16, ועם 10 כבר 1,024. מחשב רגיל שרוצה לרשום את הסיכוי של כל קוד צריך ב-50 קיוביטים יותר ממיליון מחשבים ביתיים.
מה ראיתם? כל מטבע הכפיל. אחרי עשרה מטבעות כבר 1,024 קודים.
אז מה כל כך מיוחד?
הנה הנקודה. המטבעות עצמם לא רושמים כלום. הם פשוט מסתובבים, וכל הסיכויים "יושבים" בהם מעצמם.
אבל מחשב רגיל שרוצה לחקות אותם צריך לרשום, לכל קוד, את הסיכוי שלו. וזה כבר אחרת לגמרי:
ב-30 מטבעות, זה כבר כל הזיכרון של מחשב ביתי טוב. ב-40, כאלף מחשבים כאלה. ב-50, יותר ממיליון. וב-300 מטבעות יש יותר קודים מכל האטומים ביקום הנראה.
חשבון שלנו: כל סיכוי נשמר כשני מספרים מדויקים, 16 בייטים, ומחשב ביתי טוב עם 16 ג'יגה זיכרון.
אז נראה שיש כאן כוח עצום. אבל בדיוק כאן נולד גם המיתוס הכי נפוץ.
צעד 4: המיתוס, "הוא בודק את כל האפשרויות בבת אחת"
אם שלושה מטבעות מחזיקים את כל שמונת הקודים, אולי מחשב קוונטי פשוט מנסה את כולם יחד, ובוחר את זה שפתח?
ככה מסבירים בהרבה כתבות. זה נשמע הגיוני. וזה לא נכון.
הבעיה: צריך להציץ
בסוף החישוב צריך לקרוא את התשובה. וקריאה היא מדידה, היד שנוחתת על המטבעות.
המדידה לא מחזירה "את כל הקודים". כל מטבע נופל לצד אחד, ויוצא קוד אחד, לפי הסיכויים. אם לכל הקודים אותו סיכוי, יוצא קוד מקרי.
נסו בעצמכם: מימין מחשב רגיל שמנסה קוד אחרי קוד. משמאל שלושה מטבעות מסתובבים (בטלפון: למעלה ולמטה). בכל פעם מסובבים אותם מחדש, ומודדים.
הדגמה: מחשב רגיל מנסה קוד אחרי קוד עד שהכספת נפתחת. מולו שלושה מטבעות מסתובבים, שלכל אחד משמונת הקודים יש בהם סיכוי. כשמודדים, יוצא קוד אחד מקרי, והכספת נפתחת רק בערך פעם אחת מכל שמונה.
מה ראיתם? המחשב הרגיל איטי, אבל בסוף פתח. המטבעות פתחו את הכספת רק בערך פעם אחת מכל שמונה. בדיוק כמו לנחש קוד באקראי, בלי שום מחשב.
כלומר, להחזיק את כל הקודים בבת אחת זה החלק הקל. הבעיה היא להוציא מהם את הקוד הנכון, כשמותר להציץ רק פעם אחת. אז איך בכל זאת מחשב קוונטי עוזר?
צעד 5: הטריק האמיתי, גלים
זוכרים את שתי האבנים בשלולית? פסגה שפוגשת פסגה, המים עולים פי שניים. פסגה שפוגשת שקע, הם מבטלים זה את זה.
במאמר על קוונטים ראינו שהסיכויים של חלקיק מתנהגים בדיוק ככה, כמו גלים. אצל מטבע רגיל, סיכויים רק מתחברים. אצל חלקיק, הם יכולים גם לבטל זה את זה.
זה כל הסוד. לכל קוד בכספת יש "גל". הגל יכול להיות פסגה, מעל הקו, או שקע, מתחת לקו. ככל שהגל רחוק יותר מהקו, ככה הסיכוי שהקוד הזה ייצא במדידה גדול יותר.
והסיכוי גדל מהר: גל רחוק מהקו פי שניים, סיכוי פי ארבעה.
סיבוב אחד, שני מהלכים
מי שכותב חישוב למחשב קוונטי לא מנסה קודים. הוא מזיז גלים. בכל סיבוב יש שני מהלכים:
- מהלך א: נותנים לכספת "לגעת" בגלים. היא לא עונה לנו ולא אומרת מה הקוד. היא רק הופכת את הגל של הקוד הנכון: פסגה נהיית שקע. הסימון נשאר בתוך הגל, ואף אחד לא רואה אותו.
- מהלך ב: נותנים לכל הגלים להיפגש, כמו בשלולית. השקע של הקוד הנכון פוגש את הפסגות של השגויים, ומבטל מהן חלק. ואז כל גל "מתהפך" סביב הגובה הממוצע של כולם: מי שהיה הכי רחוק מתחת לממוצע, השקע של הקוד הנכון, קופץ הכי גבוה מעליו.
נסו בעצמכם: שמונה קודים, לכל אחד גל. לוחצים "הצעד הבא" לאט, וקוראים את השורה שמתחת.
הדגמה: שמונה קודים של כספת, ולכל אחד גל באותו גובה. בכל סיבוב, הכספת הופכת את הגל של הקוד הנכון, ואז כל הגלים מתהפכים סביב הממוצע. אחרי סיבוב אחד לקוד הנכון 78%, אחרי שניים 94.5%, ובסיבוב שלישי הסיכוי יורד שוב ל-33%.
מה ראיתם?
בהתחלה לכל קוד היה סיכוי של אחד משמונה. אחרי מהלך א, הסיכויים בכלל לא השתנו. רק הגל של 101 התהפך.
ואז במהלך ב, דווקא ההיפוך הזה הקפיץ אותו. השקע שלו ביטל חלק מהפסגות של הקודים השגויים, ולכן הם נחלשו. והוא עצמו, שהיה הכי עמוק למטה, קפץ הכי גבוה למעלה.
אחרי סיבוב אחד, לקוד הנכון 78%. אחרי שני סיבובים, 94.5%. כשמודדים, כמעט תמיד הכספת נפתחת. (בהדגמה מדדנו כמה פעמים, אבל בכל מדידה התחלנו את כל החישוב מחדש: מסובבים, שני סיבובים, ורק אז היד נוחתת.)
ואם המשכתם לסיבוב שלישי, ראיתם משהו מפתיע: הסיכוי ירד ל-33%. הגלים ממשיכים לזוז, ואחרי השיא הם מתפזרים. לכן מי שכותב את החישוב מחשב מראש בדיוק מתי לעצור, ורק אז מודד.
מטבע נוטה
מה בעצם עשו הגלים? חשבו על מטבע עם משקולת קטנה בצד אחד.
הוא עדיין נופל באקראי, ואי אפשר לדעת מראש על איזה צד. אבל ברוב הפעמים הוא נופל על הצד הכבד. למשל, מתוך 20 פעמים, 15 על אותו צד.
זה מה שהגלים עשו לשלושת המטבעות שלנו. הם לא גילו לנו את הקוד. הם רק גרמו למטבעות "לנטות" אל 101, כך שכשהיד נוחתת, כמעט תמיד יוצא הקוד הנכון.
ככה גם החברות מסבירות את זה
איי בי אם, אחת החברות שבונות מחשבים קוונטיים, כותבת: "התאבכות היא המנוע של המחשוב הקוונטי". התאבכות, כזכור, היא המילה המקצועית לגלים שמתחזקים ומתבטלים.
לפי איי בי אם, הרבה תוצאות מתבטלות, אחרות מתחזקות, והתוצאות שהתחזקו הן הפתרון.
המקור באנגלית
Interference is the engine of quantum computing. Many possible outcomes are canceled out through interference, while others are amplified. The amplified outcomes are the solutions to the computation.אז אם הטריק כל כך טוב, למה לא עושים איתו הכול?
צעד 6: למה זה עובד רק בבעיות מסוימות
בואו נחזור לכספת. בשמונה קודים, מחשב רגיל צריך בממוצע ארבעה וחצי ניסיונות. הטריק של הגלים, שני סיבובים. נחמד, אבל לא דרמטי.
מה קורה כשהכספת גדלה? נסו בעצמכם: מרוץ בין ניסיונות לבין סיבובים.
הדגמה: מרוץ בין מחשב רגיל שמנסה קוד אחרי קוד, לבין הטריק של הגלים. עם מיליון קודים, חצי מיליון ניסיונות מול כ-800 סיבובים. חיסכון אמיתי, אבל לא קסם.
מה ראיתם? במיליון קודים, מחשב רגיל צריך בממוצע חצי מיליון ניסיונות. הטריק של הגלים, בערך 800 סיבובים. חיסכון גדול.
אבל לא קסם
זה עדיין "800 במקום חצי מיליון", לא "אחד במקום מיליון". וכל סיבוב במחשב קוונטי איטי ויקר בהרבה מניסיון במחשב רגיל.
בכספת רגילה, בלי שום דפוס, זה כל מה שהטריק נותן. את החיסכון הזה הראה המדען לוב גרובר (Lov Grover), ולכן קוראים לטריק על שמו.
אז איפה מחשב קוונטי באמת מנצח? בכספות שיש בהן דפוס נסתר. והכספת הכי חשובה כזאת היא המנעול של האינטרנט.
המנעול של האינטרנט
כשאתם נכנסים לחשבון הבנק או משלמים באתר, המידע נעול. חלק גדול מהמנעולים האלה בנוי על כפל.
להכפיל שני מספרים ענקיים זה קל. לקבל רק את התוצאה, ולמצוא מאילו שני מספרים היא באה, זה קשה מאוד למחשב רגיל.
נסו בעצמכם: מכפילים שני מספרים, ואז מבקשים מהמחשב למצוא אותם בחזרה.
הדגמה: להכפיל שני מספרים ראשוניים זה מיידי. למצוא אותם בחזרה מהתוצאה לוקח ניסיון אחרי ניסיון, וכל ספרה נוספת מוסיפה הרבה ניסיונות.
מה ראיתם? הכפל מיידי. החזרה לוקחת ניסיון אחרי ניסיון, וכל ספרה נוספת מוסיפה הרבה ניסיונות. המנעולים באינטרנט משתמשים במספרים של מאות ספרות.
הדפוס הנסתר: קצב
אבל בתוך הכפל מסתתר דפוס: קצב שחוזר על עצמו.
אם מכפילים שוב ושוב באותו מספר על "שעון", כמו שעון של שעות, התוצאות חוזרות על עצמן כל כמה צעדים. ומי שמוצא את הקצב, מוצא ממנו את המספרים שמאחורי המנעול.
ובמציאת קצב, מחשב קוונטי חזק מאוד. כמו בכספת: הוא מסדר את הגלים כך שרק הקצב הנכון מתחזק, וכל השאר מתבטלים.
המתמטיקאי פיטר שור (Peter Shor) הראה שמחשב קוונטי גדול ואמין יוכל למצוא את הקצב הזה, ובעזרתו לפרק את המספר.
כאן החיסכון כבר לא "800 במקום חצי מיליון". מנעול שמחשב רגיל לא יספיק לפתוח גם באלפי שנים, מחשב כזה יוכל לפתוח, לפי הערכה של חוקרי גוגל, בתוך כשבוע.
כלומר: המנעולים האלה ייפתחו ביום שיהיה מחשב קוונטי גדול ואמין מספיק.
אוהבים טכנולוגיה? לחצו כאן כדי לראות איך קצב פותח מנעול: שעון של 15 שעות, ולמה זה הבסיס של השיטה של שור.
נלך על הדוגמה הכי קטנה שיש: לפרק את 15. כלומר, למצוא אילו שני מספרים, כשמכפילים אותם, נותנים 15.
קחו שעון, אבל עם 15 שעות במקום 12. כמו בשעון רגיל: אחרי השעה האחרונה, חוזרים להתחלה.
מתחילים ב-1, ובכל צעד מכפילים פי 2. 1, 2, 4, 8. הצעד הבא הוא 16, ובשעון של 15 זה סיבוב שלם ועוד 1. חזרנו ל-1.
נסו בעצמכם: לוחצים "הצעד הבא" ורואים את המחוג קופץ.
הדגמה: שעון עם 15 שעות. מתחילים ב-1 ומכפילים פי 2 בכל צעד: 1, 2, 4, 8, ושוב 1. הקצב הוא 4. מחצי הקצב מגיעים ל-4, ומשם ל-3 ול-5, ו-3 כפול 5 הוא 15. ככה הקצב חושף את המנעול.
מה ראיתם? הקצב הוא 4: כל ארבעה צעדים חוזרים להתחלה.
ועכשיו הקסם הקטן. חצי מהקצב הוא שני צעדים, ושם המחוג על 4. אחד פחות מזה, 3. אחד יותר, 5. ו-3 כפול 5 הוא בדיוק 15.
זה לא מקרה, זה כלל מתמטי ידוע: מי שמוצא את הקצב, מוצא ממנו את שני המספרים. (לפעמים צריך להכפיל במספר אחר במקום 2, אבל בדרך כלל זה עובד אחרי ניסיונות ספורים.)
ב-15 הקצב קצר, וכל אחד יכול לספור אותו. במנעול של האינטרנט המספר הוא של מאות ספרות, והקצב כל כך ארוך שמחשב רגיל לא יגמור לספור אותו לעולם.
כאן נכנס מחשב קוונטי. הוא שם את כל אורכי הקצב האפשריים בגלים, ומסדר אותם כך שרק האורך הנכון מתחזק. כמו שבכספת התחזק הקוד הנכון, רק בקנה מידה עצום, ובלי לנסות אורך אחרי אורך.
ועוד בעיה אחת שמתאימה לו: חיקוי של הטבע
מולקולה היא חבורה של אטומים ואלקטרונים, וכל אחד מהם מתנהג כמו מטבע מסתובב. כדי לחשב במדויק איך תרופה נקשרת לחלבון, או איך חומר חדש בסוללה יתנהג, מחשב רגיל צריך לרשום את הסיכוי של כל צירוף. בדיוק כמו בצעד 3, ושם ראינו שזה יוצא מכל יכולת אחרי עשרות מטבעות.
למחשב קוונטי זה טבעי, כי הוא בנוי מאותם כללים. לכן גוגל מונה בין המטרות שלה גילוי תרופות, סוללות טובות יותר ומחקר אנרגיה. אלה מטרות לעתיד, לא מוצרים שקיימים היום.
ובכל השאר? כתיבת מכתב, חשבונית, גלישה, וואטסאפ? אין שם שום כספת עם דפוס נסתר. גם איי בי אם כותבת במפורש שלרוב המשימות, מחשבים רגילים צפויים להישאר הפתרון הטוב ביותר.
המקור באנגלית
For most kinds of tasks and problems, classical computers are expected to remain the best solution.אז אם יודעים מה הוא יכול לעשות, למה עוד אין מחשב כזה שפורץ מנעולים?
צעד 7: למה כל כך קשה לבנות אותו
הכול נשען על דבר אחד: שהמטבעות ימשיכו להסתובב עד סוף החישוב.
אבל במאמר על קוונטים ראינו שכל נגיעה של העולם היא יד שנוחתת. חום, רעד קטן, קרינה.
כל אחד מהם יכול להפיל מטבע לפני הזמן, או לשבש את הגל שלו. ואז הגלים לא מתבטלים נכון, והתשובה הופכת לניחוש.
לזה קוראים רעש. והוא האויב הגדול של מחשב קוונטי.
קור, יותר מהחלל
הדרך הראשונה להילחם ברעש היא קור. חום הוא תנועה של חלקיקים, וכל תנועה כזאת היא עוד "נגיעה".
לכן המחשבים הקוונטיים של גוגל ושל איי בי אם יושבים במקררים מיוחדים, קרים יותר מהחלל שבין הכוכבים.
אוהבים טכנולוגיה? לחצו כאן כדי לקרוא ממה בונים קיוביט, ולמה צריך כל כך קר: מעגלים שמעבירים חשמל בלי התנגדות, ואטומים בודדים.
המטבע המסתובב הוא ציור. בפועל, קיוביט הוא משהו זעיר שמתנהג לפי הכללים של העולם הקטן, ושאפשר לשלוט בו ולמדוד אותו.
גוגל ואיי בי אם בונות את רוב הקיוביטים שלהן ממעגלים חשמליים זעירים, שעשויים ממוליכי-על. מוליך-על הוא חומר שמעביר חשמל בלי שום התנגדות, אבל רק כשהוא קר מאוד.
מעגל כזה מייצרים על שבב, בדומה לשבבים במחשב רגיל. ובכל זאת, כשהוא קר מספיק, הוא מתנהג כמו מטבע מסתובב. על התגלית שגם מעגל חשמלי שאפשר להחזיק ביד מתנהג כמו חלקיק ניתן פרס נובל ב-2025.
במרץ 2026 הודיעה גוגל שהיא מוסיפה דרך שנייה: קיוביטים מאטומים בודדים. כל אטום הוא מטבע אחד. לפי גוגל, כבר בונים מהם מערכים של כעשרת אלפים קיוביטים.
כל הדרכים נתקלות באותה בעיה: כל נגיעה מבחוץ היא יד שנוחתת. לכן המרוץ היום הוא לא רק "יותר קיוביטים", אלא קיוביטים שקטים מספיק כדי שתיקון הטעויות יעבוד.
איך התגלה שמעגל חשמלי מתנהג כמו חלקיק, והסבר מלא על המטבע והיד שנוחתת: קוונטים בשפה פשוטה
תיקון טעויות, בלי להציץ
קור לבד לא מספיק. תמיד יהיה קצת רעש. אז צריך לתקן טעויות תוך כדי החישוב.
אבל יש כאן מלכודת: כדי לדעת אם מטבע השתבש, צריך להציץ בו. והצצה היא מדידה, שמפילה אותו.
הפתרון, בפשטות: קושרים כמה מטבעות שאמורים להיות זהים, ובודקים רק אם הם מסכימים זה עם זה. לא על מה הם מסכימים. ככה מגלים מי השתבש, בלי שאיש יודע על איזה צד המטבעות.
כמו לשאול שני אנשים "קיבלתם אותה תשובה?", בלי לשאול מה התשובה.
נסו בעצמכם: מטבע לבד מול שלושה מטבעות קשורים, עם רעש.
הדגמה: מטבע מסתובב שרעש משבש בלי שאיש יודע. קושרים שלושה מטבעות ובודקים רק אם כל שניים מסכימים, בלי להציץ, וכך מוצאים ומתקנים את המשובש. ברעש נמוך כל מטבע נוסף מוריד טעויות, ברעש גבוה זה כמעט לא עוזר.
מה ראיתם? כשהרעש נמוך, כל מטבע שמוסיפים לקבוצה מוריד את הטעויות. כשהרעש גבוה, להוסיף מטבעות כמעט לא עוזר.
קבוצה כזאת של קיוביטים, שמתנהגת כמו קיוביט אחד אמין, נקראת קיוביט לוגי. רוב המאמץ של החברות היום הולך לשם. וזה גם מה שגוגל דיווחה ב-2024: ככל שהוסיפה קיוביטים לקבוצה, הטעויות ירדו, ולא עלו.
אוהבים טכנולוגיה? לחצו כאן כדי לקרוא למה תיקון טעויות הוא כל הסיפור: כמה קיוביטים "רועשים" צריך בשביל מנעול אחד.
ההדגמה מראה סוג אחד של שיבוש: מטבע שהתהפך. בפועל יש גם סוג שני, שמשבש את הגל עצמו בלי להפוך את המטבע. לכן הבדיקות במחשב אמיתי מסובכות יותר. אבל הרעיון זהה: בודקים התאמה, לא מציצים.
המחיר הוא כמות. כדי לקבל קיוביט לוגי אחד, צריך הרבה קיוביטים רגילים.
כמה? חוקרי גוגל העריכו במאי 2025 שכדי לפרוץ את אחד המנעולים הנפוצים באינטרנט צריך כמיליון קיוביטים "רועשים", שעובדים יחד כשבוע. באותו פוסט הם כתבו שלמחשבים של היום, באיכות שנדרשת לזה, יש בסביבות מאה עד אלף קיוביטים.
כלומר, צריך מכונה גדולה פי אלף עד פי עשרת אלפים מהמכונות שהיו אז באיכות הזאת, והיא צריכה לרוץ שבוע שלם בלי הפסקה.
במרץ 2026 פרסמו חוקרי גוגל הערכה דומה לסוג אחר של מנעול, שמשמש גם מטבעות דיגיטליים: פחות מחצי מיליון קיוביטים, כמה דקות של חישוב. עדיין רחוק מהמכונות של היום, אבל ההערכות יורדות.
אז איפה עומדים היום, באמת?
צעד 8: מה יש היום, לפי התאריכים
בקצרה: יש התקדמות אמיתית, בעיקר בתיקון טעויות.
יש טענות ראשונות שמחשב קוונטי עשה חישוב מדעי שמחשב רגיל לא מסוגל לו, וחלקן עדיין נבדקות. ומחשב קוונטי שפותר בעיה שימושית לעסקים, או פורץ את המנעולים של היום, עוד לא קיים.
כל מה שכאן לקוח מההודעות של החברות עצמן. כלומר, זה מה שהן מספרות על עצמן.
כל הפרטים, לפי התאריכים
- 9.12.2024, גוגל, השבב ווילו (Willow): 105 קיוביטים. גוגל דיווחה על שני דברים.
הראשון: ככל שהוסיפו קיוביטים לתיקון טעויות, הטעויות ירדו.
השני: מבחן שנבנה במיוחד כדי להיות קשה למחשב רגיל. ווילו עבר אותו בפחות מחמש דקות, ולפי ההערכה של גוגל מחשב-על היה צריך לו עשרה ספטיליון שנים, מספר עם עשרים וחמישה אפסים. גוגל עצמה מתארת אותו כגדול בהרבה מגיל היקום.
המבחן הזה לא פותר בעיה מהעולם האמיתי, וגוגל כותבת שהאתגר הבא של התחום הוא חישוב שימושי. - 19.2.2025, מיקרוסופט, השבב מיורנה 1 (Majorana 1): מיקרוסופט הכריזה על שבב שבנוי בדרך אחרת לגמרי לייצר קיוביטים, וכתבה שהדרך הזאת יכולה להגיע למיליון קיוביטים על שבב אחד. זאת טענה ותוכנית של החברה.
- 10.6.2025, איי בי אם, תוכנית "סטארלינג" (Starling): החברה הודיעה שעד 2029 תבנה מחשב קוונטי עם תיקון טעויות: 200 קיוביטים לוגיים, שיריץ מאה מיליון פעולות. זאת תוכנית, לא מכונה שקיימת.
- 22.10.2025, גוגל, "הדים קוונטיים" (Quantum Echoes): חישוב מדעי על ווילו. לפי המאמר של גוגל, ווילו אסף את הנתונים בכשעתיים, ומחשב-העל פרונטיר (Frontier) היה צריך לאותו חישוב כשלוש שנים.
זאת הערכה מול השיטה הרגילה הטובה ביותר שהייתה ידועה אז, ושיטות חדשות יכולות לקצר אותה. ההבדל מ-2024: אפשר לחזור על התוצאה ולבדוק אותה. - 24.3.2026, גוגל: הודיעה שהיא מוסיפה דרך שנייה לבנות קיוביטים, מאטומים בודדים. וכתבה שהיא "בטוחה יותר ויותר" שמחשבים קוונטיים בעלי ערך מסחרי, מהסוג שהיא בונה ממוליכי-על, יהיו זמינים עד סוף העשור. זאת תחזית של החברה, לא עובדה.
- 30.7.2026, איי בי אם: פרסמה שלוש הודעות, כל אחת עם שותף אחר, על חישובים שלדבריה עוברים את מה שמחשב רגיל יכול לעשות. מנהל המחקר של החברה, ג'יי גמבטה, אמר: "אנחנו כבר בבירור בתוך עידן היתרון הקוונטי", כלומר התקופה שבה מחשב קוונטי כבר עושה משהו שמחשב רגיל לא מסוגל לו.
באחד הניסויים, עם אוניברסיטת שיקגו, הייתה בדיקה מבחוץ. באוגוסט חוקרים מסינגפור ומאנבידיה חישבו את התוצאות שלו על מחשב-על עם מאות מעבדים גרפיים, בכ-37 דקות. אחר כך הם הצטרפו למאמר של איי בי אם, ובגרסה המעודכנת הניסוי שונה.
ככה נראה מדע: טענה, בדיקה, תיקון. - 15.10.2026, גוגל: הראתה על ווילו שיטה שמורידה פי 40 את הטעויות בחלק מסוים וקריטי של החישוב. החוקרים כותבים בעצמם ש"נשארו עוד הרבה אתגרים טכניים" עד מחשב שימושי.
ולמה מחליפים מנעולים כבר עכשיו?
בגלל מה שנקרא "לאסוף עכשיו, לפתוח אחר כך". מישהו יכול להעתיק היום מידע נעול ולשמור אותו, עד שיהיה מחשב שיפתח אותו.
לכן מכון התקנים האמריקאי פרסם באוגוסט 2024 את שלושת התקנים הראשונים למנעולים שנבנו לעמוד גם מול מחשב קוונטי, וקרא להתחיל לשלב אותם מיד. וגוגל הודיעה במרץ 2026 שהיא קובעת לעצמה את 2029 כיעד למעבר.
במשפט אחד
מחשב קוונטי לא מנסה את כל הקודים של הכספת בבת אחת. הוא מסדר את הגלים כך שהקודים השגויים נחלשים והנכון מתחזק, וזה מנצח בגדול רק בכספות עם דפוס נסתר, כמו המנעולים של האינטרנט וחיקוי של מולקולות.
ומה זה נוגע לבעל עסק?
פרשנות של צוות האתר
היום, כמעט כלום. וזה בסדר.
- המחשב בעסק לא הופך לזבל. לחשבוניות, למלאי ולוואטסאפ, מחשב קוונטי לא יעזור גם כשיהיה. אין שם כספת עם דפוס נסתר.
- ה-AI לא רץ על קוונטים. הצ'אטים של היום רצים על שבבים רגילים, עם ביטים רגילים.
- המנעולים מתחלפים מאחורי הקלעים. החלק שלכם: לעדכן את הטלפון, הדפדפן והתוכנות כשמגיע עדכון. ככה מגיעים המנעולים החדשים.
- מישהו מוכר לכם משהו "קוונטי" לעסק? תשאלו איזו בעיה בדיוק זה פותר, ומי אומר את זה.
הצעד הבא
רוצים לחזור ליסודות? ביט ובינארי מסביר את המתג, וקוונטים בשפה פשוטה את המטבע המסתובב והגלים בשלולית.
ואם מעניין אתכם מה כן רץ היום על מיליארדי מתגים רגילים, זה מודל השפה הגדול שמאחורי הצ'אט.
