מחשבים קוונטיים יכולים לתרום רבות לפיתוח תרופות, הבנת תהליכים כימיים, למידת מכונה ועוד. כדי למצות את הפוטנציאל הגדול המצוי בתחום, חשוב שקרנות ממשלתיות תמשכנה לתמוך במאמצי הפיתוח
העקרונות המדעיים של התיאורייה הקוונטית ידועים כבר יותר מ-100 שנה אבל עדיין, השימוש והמימוש של עקרונות אלו לצרכי מיחשוב נמצאים בתחילת הדרך. המחשבים הקלאסיים אליהם אנו מורגלים, מבצעים חישובים תוך שימוש ביחידות המידע הבסיסיות, המוכרות כ’ביטים’ שלהן תכונות בינאריות. כלומר כל יחידת מידע שכזו, ‘ביט’, יכולה להימצא באחד משני המצבים: 0 או 1. להבדיל מהם, מחשבים קוונטיים משתמשים ביחידות מידע הנקראות קיוביטים (קיצור של QUANTUM BITS), שלהן תכונות נוספות שאינן קיימות ביחידות המידע הקלאסיות, ולכן מאפשרות צורות חישוב ייחודיות. הקיוביטים יכולים להתקיים בסופרפוזיציה של מצבים, מצב שהוא גם 0 וגם 1 בו זמנית, מעין “תערובת” של 0 או 1 עם יחסים משתנים בין 0 ל-1. בנוסף, הקיוביטים יכולים להתקיים כאשר הם “מקושרים” לקיוביטים אחרים. זהו מצב הנקרא שזירה (ENTANGLEMENT), שבו קיוביט מסויים נמצא במצב מתואם (בעל קורלציה) עם מצב של קיוביט אחר .
התופעות הללו, שהן ייחודיות לקיוביטים, מאפשרות למחשבים קוונטיים לבצע חישובים מסוימים בצורה אקספוננציאלית מהר יותר ממחשבים קלאסיים. לדוגמא, בעית פקטוריזציה של מספרים שלמים, כלומר פירוק מספרים גדולים לגורמים הראשוניים שלהם, נעשית בצורה יעילה הרבה יותר על ידי מחשבים קוונטיים. למחשוב הקוונטי יש גם יתרון בסימולציה של מערכות קוונטיות, סימולציה המאפשרת הבנה טובה יותר של תגובות כימיות. יכולת זו צפויה להיות מועילה במיוחד לתחום פיתוח תרופות והבנת תהליכים כימיים. מחקרים הראו גם כי קיימים אלגוריתמים קוונטיים שנמצאו יעילים יותר מאלגוריתמים קלאסיים במציאת פתרונות משוערים לבעיות אופטימיזציה מסוימות. כמו כן, תהליך החיפוש במאגרי מידע לא ממוינים יכול להיעשות במחשב קוונטי בזמן קצר משמעותית לעומת חיפוש במחשב קלאסי, ומשימות מסויימות של למידת מכונה יכולות להתבצע בצורה יעילה יותר על ידי מחשבים קוונטיים.
היתרונות הללו מעוררים את הדימיון ואת העניין של יזמים ומשקיעים כאחד, וגורמים להתפתחות משמעותית בתחום המיחשוב הקוונטי. על פי הדיווח האחרון של McKinsey Quantum Technology Monitor., טכנולוגיית מיחשוב קוונטי ושימוש בטכנולוגיה קוונטית עשויים לצמוח לגודל שוק של 106 מיליארד דולר עד 2040, עם מיקוד בתחום הפיננסים, תקשורת, פארמה ושוק המכוניות.
לצד ענקיות טכנולוגיה כמו Alphabet, Amazon ו-IBM המייסדות חטיבות מחקר קוונטי והיו חלוצות בתחום, אנחנו עדים בעשור האחרון להופעתם של מספר רב של סטארט-אפים בתחום המחשוב קוונטי, תחום שמתבסס ברוב המקרים על ידע ויישומים טכנולוגיים שנולדו במכוני מחקר אקדמאיים ובאוניברסיטאות. בניגוד לשחקניות הגדולות בתחום, שיכולות להפנות חלק מההכנסות שלהן לכיוון פיתוח עם אופק מסחרי ארוך טווח, חברות צעירות מסתמכות לחלוטין על השקעות חיצוניות כדי לממן את המיזמים שלהן.
כתוצאה מכך, בשנה שעברה, השקעות בסטארט-אפים קוונטיים הגיעו לשיא שעמד על 2.35 מיליארד דולר, כשרוב הכסף מושקע בחברות מחשוב קוונטי. הנתון הזה הוא עלייה מתונה (1%) ביחס לשנת 2021, אבל סכום זה הוא עדיין יותר מפי ארבעה מהכסף שגויס ב-2020.
שטף ההשקעות האלו הביא גם להנפקות ציבוריות של כמה חברות העוסקות בתחום, כמו ריגטי, IonQ ו-D-wave. יחד עם זאת, הביצועים של חברות אלו עדיין לא נראים מבטיחים. לדוגמא, נכון ליולי 2023, המניה של ריגטי עומדת על $1.64 דולר למניה – ירידה של יותר מ-80% מהערך ההתחלתי בעת ההנפקה לפני כמעט כשנתיים, ועם סך מכירות של כ-13 מיליון דולר בלבד. מוקדם יותר השנה, החברה הכריזה על צמצום של 28% בצוות הכולל כדי לנסות ולשמור על ההון של החברה. שחקניות נוספות בתחום כמו D-wave ו-IonQ מצליחות גם הן לייצר הכנסות מוגבלות בלבד, ומנסות לשמור על ערכי השוק שלהן.
הקשיים שאיתן מתמודדות חברות אלו נובעים הן מהאתגרים הטכנולוגיים של פיתוח ויישום מיחשוב קוונטי עם מספר קיוביטים גבוה, שבהם ניתן לשלוט באופן מלא, וכמו כן מהיכולת לפתח אפליקציות שימושיות וריווחיות שתאפשרנה מיסחור בקנה מידה נרחב. קשיים אלו, יכולים להוביל לכשל שוק שבו משקיעי הון סיכון ובנקים יתאכזבו ממשך הזמן הארוך שלוקח לחברות בתחום להגיע לריווחיות משמעותית, ולכן יהססו מלהמשיך ולתמוך בחברות.
מצב זה קורא לממשלות וקרנות ציבוריות, שבאופן טבעי מוכנות להסתכן יותר ממשקיעים פרטיים ולשקול השקעות גם לטווח הארוך כדי לתמוך בפרוייקטיי פיתוח בתחום המיחשוב הקוונטי. ואכן, ממשלות שונות הבינו כי עליהן להתערב והתגייסו כדי לתמוך בפיתוח הנושא: בריטניה הודיעה לאחרונה על השקעה לאומית שתזרים 2.5 מיליארד ליש”ט לתעשיית הטכנולוגיה הקוונטית בעשר השנים הקרובות. גם חלק ממדינות האיחוד האירופי וארה”ב התחייבו להשקעות דומות, וסין עשתה קפיצת מדרגה במרוץ כשהתחייבה להשקיע בתחום 15 מיליארד דולר.
בשנים האחרונות, מדינת ישראל הבינה גם היא כי לפיתוח המיחשוב הקוונטי יש חשיבות לאומית. לכן בתחילת שנת 2022, רשות החדשנות בשיתוף עם מפא”ת (המנהל לפיתוח ומחקר אמצעי לחימה ותשתית טכנולוגית במשרד הביטחון), הודיעו על מימון הקמת מרכז היכולות הקוונטי הלאומי הראשון בישראל, שבמסגרתו ייבנה בארץ מחשב קוונטי כחול-לבן ראשון. חברת הסטארט-אפ הישראלית קוואנטום משינס (Quantum Machines) נבחרה להקים את מרכז המחשוב הקוונטי הישראלי בשילוב עם חברת קלאסיק ואלביט מערכות. מטרת הפרויקט היא הקמת אקו-סיסטם ישראלי שיאיץ את יכולות הפיתוח והמחקר הקוונטי בישראל, כשעלותו מוערכת בכ-200 מיליון שקלים.
גם בקרן בירד, הקרן הדו-לאומית למחקר ופיתוח תעשייתי בין ישראל וארצות הברית, רואים עלייה בשיתופי הפעולה בין ישראל וארצות הברית בתחום המחשוב והתקשורת הקוונטית, והקרן אישרה כמה מענקים לפרויקטים בתחום בין חברות ישראליות ואמריקאיות.
האתגרים הטכנולוגיים והמסחריים בתחום המחשוב הקוונטי עודם רבים ועדיין לא ברור כמה זמן ייקח עד לבנייתו של מחשב קוונטי עם אלפי ואוליי מיליוני קיוביטים, ומה תהיינה האפליקציות שיאפשרו את הגדלתו של שוק המחשוב הקוונטי באופן משמעותי. כדי לקדם ולמצות את הפוטנציאל הגדול המצוי בתחום, וכדי לפצות על מחסור אפשרי במימון פרטי, חשוב שקרנות ממשלתיות תמשכנה לתמוך במאמצי הפיתוח של חברות ומכוני מחקר העובדים בחזית הטכנולוגיה של תחום זה.
עומר כרמל. קרדיט: אייל טואג
הכותב הוא מנהל פיתוח עסקי, בקרן בירד (BIRD), הקרן הדו-לאומית למחקר ולפיתוח תעשייתיים של ממשלות ישראל וארצות הברית
