אחרית הימים של עידן המידע

בינה מלאכותית? בריאת יקומים חלופיים? במעבדת המחקר של ד"ר רועי עוזרי במכון ויצמן למדע לא מפליגים אל ההשלכות מסמרות השיער שהגו סופרי המדע הבדיוני. הם מעדיפים להתמקד בשאלה ספציפית: שימור המידע המקודד באטום

בסוף רואים גלילי מתכת, הבזקים של קרני לייזר בצבעים שונים, רואים שדה של עדשות זקופות. בסוף רואים שפופרת שבתוכה, בלב שדות חשמליים, כלוא אטום שאחד מהאלקטרונים שלו נקרע, מקורר כמעט לטמפרטורת האפס המוחלט. בעיני, זה הנס של הטכנולוגיה, היכולת לגלם את התיאוריות הגדולות בחפצים משישים, בקופסאות שמשנות את העולם. כי האטום השרוי בלא תנועה במעבדת המחקר של ד"ר רועי עוזרי יכול, בעקיפין, לסייע בבניית מחשב קוונטי יעיל.

הקווים העקרוניים של מיחשוב קוונטי הונחו כבר בשנות ה-80, והם נגזרים מתכונה שמפגינים חלקיקים ברמה הקוונטית - הימצאות בכמה מצבים פיסיקליים בעת ובעונה אחת. הדוגמא המפורסמת ביותר לכך היא החתול של שרדינגר: חתול מצוי בתיבה סגורה, שבה שוכנה גם כמוסה של גז רעיל עם מתג רגיש האחראי על שיחרור תכולתה. יורים אלקטרון לעבר המתג. האם החתול חי או מת? ובכן, כל זמן שלא פותחים לבדוק, החתול מתקיים בשתי מציאויות, באחת הוא הורעל ומת, ובאחרת הוא חי ונושם, משום שהאלקטרון, בהיות מיקומו בחלל פונקציית הסתברות ולא נקודה קבועה, פגע במתג וגם לא פגע.

 

את הסופרפוזיציה הזו בדיוק אפשר לנצל לעיבוד מידע. מחשבים דיגיטליים של היום, משוכללים ככל שיהיו, בנויים על עיקרון בינארי. הסיביות שמבצעות את עיבוד הנתונים יכולות להימצא באחד משני מצבים, אחד או אפס. סיביות קוונטיות - כלומר, חלקיקים יסודיים שאחת מתכונותיהן מייצגת מידע - יכולות להימצא בכמה מצבים באותה עת. מה שמאפשר, מבחינה תיאורטית, עיבוד כמויות עצומות של מידע: בשעה שמחשב דיגיטלי יריץ באורח סדרתי פתרונות אפשריים לבעיה מסוימת, מחשב קוונטי יריץ במקביל את כולם.

 

ההשלכות של טכנולוגיה שתצליח לרתום את כוח העיבוד הזה משתרעות בין המיידי לבין הבלתי-נתפס. ההשלכות הישירות, למרבה הצער, הן המקור למימון מרבית המחקרים בתחום החישוב הקוונטי. אחת מתכליותיו העיקריות של המחשב הקוונטי הראשון תהיה הרצת אלגוריתם למציאת הגורמים הראשוניים של מספר נתון, משימה שנחשבת בלתי-אפשרית לביצוע בזמן שאינו שנות דור, ולכן מהווה את הנחת העבודה של הצפנת המידע הדיגיטלי כיום. בעליו של מחשב קוונטי - ויש להניח שבשל עלויות הייצור והידע הנדרש יהיה זה מוסד ממשלתי או גוף רב כוח - יזכה בגישה חופשית לכל פיסת מידע הנחפזת לה במרחבים הווירטואליים, בדרכה לאי אן.

 

 

 

 

אבל ד"ר עוזרי וצוות הפיסיקאים הניסיוניים שלו - ניצן אקרמן, ינון גליקמן, אנה קסלמן, יהונתן דלאל ושלומי קוטלר - במעבדתם במחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, אינם מעוניינים בהשלכות המיידיות או אפילו באלו מסמרות השיער שהגו סופרי מדע בדיוני בעשורים האחרונים - בינה מלאכותית (האם המוח האנושי הוא מחשב קוונטי?), או בריאת יקומים חלופיים. לא. הם מבקשים לבדוק כיצד ניתן לשמר את המידע שכבר מקודד בסופרפוזיציה של האטום הקפוא בלב השדות החשמליים.

משום ששתי נקודות תורפה יש לטכנולוגיית המחשוב הקוונטי: הראשונה - ברגע שמתבצעת מדידה, ברגע שפותחים את התיבה של שרדינגר לבדוק את מצב החתול, המציאויות האפשריות של החלקיק נעלמות, ונשארים עם מציאות אחת; והשנייה - ברגע שמגדילים את מספר הסיביות הקוונטיות, או החלקיקים, נוצר רעש, המידע מתחיל לזלוג ולהיעלם, חלק מהמצבים מתפוגגים. שתי הנקודות כרוכות האחת בשנייה. למעשה, זה ההסבר הנפוץ לכך שעל-פי ההתנסות היום-יומית שלנו עצמים אינם מתנהגים בדרכים קוונטיות עקלקלות, מהבהבים על סף קיום בהתאם להסתברות שלהם להופיע. ד"ר עוזרי אומר: "אי אפשר להצביע על מכשול. אם המערכת היא סך כל החלקים שלה, אין שום סיבה לכך שבתנאים הנכונים, עצם בעולם שלנו לא יתנהג בצורה קוונטית". ומבקש להעמיד את הטענה למבחן באמצעות  צירת פרוטוקולים למניעת היעלמות מידע במערכות קוונטיות סבוכות, כלומר, מערכות המונות כמה חלקיקים. שיטות למניעת היעלמות או השחתת מידע מיושמות כבר בכל קידוד מידע, בין אם על-גבי תקליטורים ובין אם על דיסקים קשיחים. כדי למצוא שיטות שיהיו יעילות במערכות קוונטיות סבוכות, ד"ר עוזרי והצוות שלו מהנדסים זליגות מידע לא שגרתיות ועוקבים אחר אופן התרחשותן. השלב הבא יהיה למצוא דרכים להתגונן מפניהן, משמע, לגרום למערכות קוונטיות סבוכות לשמר את המידע הרלוונטי, למרות המדידות שמתבצעות בהן, למרות גודלן. אם יעלה בידם, אזי אחרית הימים של עידן המידע תקרב עוד צעד, או שנזכה, כמו שד"ר עוזרי מקווה, בדרך מטאפורית, לראות את החתול של שרדינגר חי ומת באותו רגע ממש.   

 

כמחווה לשבוע הספר העברי פינו כתבי עיתון "הארץ" את מקומם ליום אחד לטובת 31 סופרים ומשוררים שיצאו אל השטח ומסרו דיווחים, כתבות ורשמים - מנקודת מבטם האישית ובסגנונם המיוחד.

הסופר והמשורר שמעון אדף - כתב ליום אחד לענייני מדע וטכנולוגיה - ביקר במעבדתו של ד"ר רועי עוזרי מהמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, וחזר עם תובנות על מיחשוב קוונטי עתידני ועל הנס הטמון בטכנולוגיה.