חברת אנבידיה (Nvidia) מציגה היום את הסימולטור הקוונטי הגדול ביותר עד כה, מחשב מבוסס שבבי GPU שפועל כמו מחשב קוונטי בעל 39 קיוביטים. בהכרזה הזו משולבות חברת האירו-ספייס רולס-רויס וחברת הקוונטום קלאסיק (Classiq) הישראלית, שהפרויקט כולו מתבצע על הפלטפורמה שלה.
הטכנולוגיה והפרויקט שמשתמש בה מוצגים בכנס ISC 2023 למחשבי על, שהם המחשבים החזקים ביותר עלי אדמות כל עוד המחשבים הקוונטיים לא נכנסים לשימוש. חברות המחשוב הקוונטי הצליחו לעבור את רף 100 הקיוביטים (יחידות מחשוב קוונטיות) אבל היעד של עשרות אלפי קיוביטים נותר הרחק בעתיד. המעגל שפיתחו שלוש החברות מדמה מחשב קוונטי קטן אבל לשם כך נדרשים משאבי מחשוב מהגדולים הקיימים כיום.
"למפתחי תוכנה קוונטית יש כיום שתי בעיות", אומר מנכ"ל קלאסיק ניר מינרבי. "הם לא יודעים להנדס מעגלים מעבר לכמה מאות שערים, וגם אם הצליחו זה מאוד קשה להריץ את זה כשרוב הסימולטורים הקיימים הם בגודל של 20-25 קיוביטים. אנבידיה משתמשת בכוח המחשוב הקלאסי המירבי כדי לעשות סימולציה של מחשבים קוונטיים, והיא הביאה את זה לרמה אחרת. זה המעגל הקוונטי הכי גדול עד היום, זו מפלצת. הם לוקחים את עולם הקוונטים עשרה צעדים קדימה. אם עד עכשיו פיתחו אפליקציות לשבירת הצפנות ולחישובי כימיה, יכול מאוד להיות שבשנתיים הקרובות יפותחו אפליקציות שונות דרמטית".
יש כזה הבדל בין 20 קיוביטים לבין 39 קיוביטים?
"יש פה משהו מאוד סמלי: אתה לוקח את כוח המחשוב הקלאסי הכי חזק בעולם, קלאסטר GPU מפחיד, והוא מסוגל לסמלץ 39 קיוביטים. כדי להוסיף עוד קיוביט אחד, גודל הקלאסטר צריך להיות פי שניים. כדי להוסיף עוד 30 קיוביטים צריך קלאסטר גדול פי מיליארד. אני חושב שזה נותן לנו טעימה לעוצמה המטורפת של מחשוב קוונטי בשנים הקרובות. חזית הטכנולוגיה של מחשבי העל מאוד מרשימה. עוד כמה שנים מחשבים קוונטיים יתעלו על זה בצורה משמעותית".
מערכות הפעלה למחשבים קוונטיים
באוקטובר האחרון נחשף כי רולס רויס משתמשת בפלטפורמה של קלאסיק לפיתוח מנועי סילון משופרים. החברה מפתחת אלגוריתמים קוונטיים למחקר לשיפור מנועי סילון, בשלב זה על המחשב של אנבידיה שמדמה מחשב קוונטי. עד כה לא ניתן היה לבצע חישובים כאלה כלל. תוצאות הפיתוח צפויות להביא לדור חדש של מנועי סילון יעילים יותר ומזהמים פחות.
קלאסיק מפתחת מערכת הפעלה למחשבים קוונטיים, שיכולה להתאים לכל סוג של מחשב קוונטי ואף למערכות סימולציה של מחשבים קוונטיים. היכולת הזו הביאה לשיתוף פעולה עם אנבידיה ששמה דגש חזק בשנה האחרונה על פיתוח יכולת מחשוב קוונטית היברידית, שתשלב בין מחשבי העל שלה לבין מחשבים קוונטיים, לכשיופיעו.
"היכולת לסמלץ בצורה מושלמת פעילות של מחשב קוונטי על מחשבים קלאסיים היא הלחם והחמאה של כל מפתח אפליקציות קוונטיות", אומר מינרבי, "אנחנו מאפשרים לרולס-רויס לפתח את התוכנה הקוונטית הכי מורכבת שמישהו ראה עד היום. אלה מעגלים קוונטיים של עשרות מיליוני שערים. הם מפתחים תוכנה מאסיבית שלא ניתן להריץ על המחשבים הקוונטיים של היום, אבל לראשונה יש להם סימולטור שמאפשר להם לעשות את זה בצורה אמיתית".
"אחד המוצרים המורכבים ביותר"
זה אינו שיתוף הפעולה המשמעותי הראשון של אנבידיה עם חברות ישראליות. במרץ השנה הוכרז על שיתוף פעולה בינה לבין קוונטום מאשינס (Quantum Machines) הישראלית. שתי החברות פיתחו את המחשב DGX Quantum, מחשב היברידי שמאפשר לשלב בין מחשב קוונטי למחשב קלאסי. שיתוף הפעולה הזה יכנס לשימוש לראשונה בעולם במרכז המחשוב הקוונטי הישראלי שמפעילה QM, שאמור להתחיל לפעול לקראת סוף השנה.
התוכנה הקוונטית של רולס-רויס נועד לבצע חישובי דינמיקת נוזלים חישובית (CFD – Computational Fluid Dynamics) לצורך שיפור מנועי סילון. רולס-רויס וקלאסיק תכננו את המעגל הקוונטי באמצעות מנוע הסינתזה (Synthesis Engine) של קלאסיק, ולאחר מכן ביצעו סימולציה של המעגל באמצעות מעבדי NVIDIA A100 עם ליבות Tensor. היכולת לבצע את החישובים במהירות הנדרשת מבוססת על cuQuantum, פלטפורמת תוכנה של אנבידיה להאצה וסימולציה של תהליכי עבודה במחשוב קוונטי.
נתי אמסטרדם, דירקטור בכיר ומנהל הפעילות העסקית של אנבידיה בישראל, אומר: "אנחנו שמחים לראות את הפירות הראשונים של שיתוף הפעולה בין NVIDIA, Rolls-Royce ו-Classiq, שלוקח את אחד המוצרים המאתגרים והמורכבים ביותר לפיתוח מבחינת מחשובית, ומאיץ את פיתוחו באמצעות פלטפורמת המחשוב הקוונטי של אנבידיה, cuQuantum. הפלטפורמה מעניקה לרולס-רויס את המסלול הנדרש להתמודד עם אתגרים עתידיים, תוך האצת המחקר והפיתוח העתידי של מנועי סילון יעילים יותר".