מחשב קוונטי

המחקר בנוגע לעיבוד אינפורמציה ולמחשבים קוונטיים החל בשנות השבעים של המאה העשרים. בשנת 1973 פרסם אלכסנדר חולבו את המאמר הראשון בתחום, ובו ההבחנה שעל אף ההבדלים ביניהם, n קיוביטים אינם יכולים לייצג יותר מ-n ביטים קלאסיים. אחד החלוצים בתחום היה הפיזיקאי ריצ'רד פיינמן, שבשנת 1981 ניסח את ההבחנה הבאה - כאשר מנסים לחשב את חיזויי מכניקת הקוונטים עבור מערכות פיזיקליות גדולות, נראה שמחשב רגיל לא יכול לעשות זאת ביעילות בגלל המשאבים המעריכיים הנדרשים לייצוג פונקציית הגל. ואולם, הטבע עצמו הרי מבצע חישובים אלו, במובלע, כאשר המערכת הפיזיקאלית מתקיימת במציאות. מכאן, נראה שלטבע, הפועל על פי מכניקת הקוונטים, יש יתרון ביכולת החישוב שלו מול מחשב "קלאסי". אם כך, נוכל אולי לבנות סוג חדש של מחשב, המנצל אפקטים קוונטיים לביצוע חישוב באופן יעיל יותר. מחשב כזה יוכל לחשב את חיזויי מכניקת הקוונטים ביעילות - ואולי אף לבצע חישובים אחרים באופן יעיל יותר מכל מחשב "קלאסי".

בשנת 1985 ניסח דייוויד דויטש(אנ') מודל תאורטי אוניברסלי למחשב קוונטי, מכונת טיורינג קוונטית(אנ'). בדומה למכונת טיורינג קלאסית מדובר במודל תאורטי פשוט המגלם בתוכו את כל העצמה החישובית של מחשב קוונטי, בלי תלות באופן המימוש שלו. דויטש הראה שעל אף ההבדלים בין המודלים השונים, מבחינה חישובית מכונת טיורינג קוונטית שקולה למכונת טיורינג קלאסית ולמעשה מחשב קוונטי לא מפר את תזת צ'רץ'-טיורינג.

גלה עוד נושאים הקשורים לרקע

קיוביט

קיוביט

המונח קיוביט משמש כיחידת מידה למידע קוונטי, וגם לתיאור אלמנט אחסון המידע הקטן ביותר במחשב קוונטי. זהו האנלוג הקוונטי של הביט בתורת המידע הקלאסית. במחשב קוונטי, קיוביט הוא מערכת קוונטית בעלת שני מצבים.

פיזיקאי

פיזיקאי

פיזיקאי הוא מדען העוסק בחקר הפיזיקה.

ריצ'רד פיינמן

ריצ'רד פיינמן

ריצ'רד פיליפס פיינמן היה פיזיקאי יהודי-אמריקאי, זוכה פרס נובל לפיזיקה לשנת 1965 על עבודתו בתחום האלקטרודינמיקה הקוואנטית. תרם רבות לפיתוחה של תורת האלקטרודינמיקה הקוונטית בפרט, לפיזיקה בכלל, וכן היה מרצה רב-השראה. היה שותף ב"פרויקט מנהטן" לפיתוח הפצצה האטומית וחבר בולט ב"ועדת רוג'רס" שחקרה את נסיבות אסון מעבורת החלל צ'לנג'ר.

פונקציה מעריכית

פונקציה מעריכית

פונקציה מעריכית היא פונקציה מתמטית מהצורה . המספר נקרא בסיס הפונקציה. כאשר מגדירים את הפונקציה כפונקציה ממשית, מגבילים לרוב את בסיס החזקה ודורשים .

חישוב (מדעי המחשב)

חישוב (מדעי המחשב)

חישוב במשמעותו הרחבה של מושג זה המקובלת במדעי המחשב, הוא כל תהליך של עיבוד מידע שניתן לייצוג באופן מתמטי. המשמעות המצומצמת של "חישוב" - פעולה על מספרים, הנהוגה בשפה היומיומית, היא מקרה פרטי של "חישוב" במשמעותו הרחבה. חישוב הוא תהליך המבוסס על מודל חישובי מוגדר היטב, שניתן לממשו באמצעות אלגוריתם, פרוטוקול וכדומה.

מכונת טיורינג

מכונת טיורינג

מכונת טיורינג היא מודל חישובי מתמטי אשר באמצעותו ניתן לתאר באופן מופשט את פעולתו של מחשב.

חישוביות

חישוביות

תורת החישוביות היא הבסיס למדעי המחשב, והיא עוסקת במודלים לחישוב ובפונקציות הניתנות לחישוב במסגרתם. השאלה הבסיסית בתורת החישוביות היא: מה מחשבים יכולים לחשב, ומה לא? בניגוד להנחה נפוצה, ישנן פונקציות שאי אפשר לחשב. בעיית העצירה מהווה דוגמה לפונקציה שכזו: ניתן להוכיח כי אין תוכנית היכולה לקבל כקלט תוכנית כלשהי וקלט לאותה התוכנית, ולהכריע האם התוכנית תעצור. למעשה, מספר הפונקציות שניתן לחשב הוא , מאחר שלכל בעיה חשיבה ניתן לכתוב תוכנית מחשב, ומספר תוכניות מחשב שאנחנו יכולים לכתוב הוא . מאידך, מספר הבעיות החישוביות כולן הוא . לכן, רק מהשוואת עוצמות, ניתן להסיק שבהכרח קיימות בעיות חישוביות אשר לא ניתנות לפתרון תחת מודלים חישוביים מסוימים, כדוגמת מכונת טיורינג.

תזת צ'רץ'-טיורינג

תזת צ'רץ'-טיורינג

תזת צ'רץ'-טיורינג היא סברה בסיסית במדעי המחשב, אשר הוצעה על ידי אלן טיורינג ואלונזו צ'רץ' באמצע שנות השלושים של המאה העשרים, ולפיה חישוב הנעשה במודל חישובי סביר, ניתן גם לביצוע במכונת טיורינג.

ערך מורחב – קיוביט

יחידת המידע הבסיסית במחשב קלאסי נקראת סיבית או "ביט", כל ביט יכול להיות באחד משני מצבים: 0 או 1. לעומת זאת, יחידת המידע הבסיסית במחשב קוונטי נקראת קיוביט (ביט קוונטי), כל קיוביט יכול להיות במצב 0 או 1, אך גם בכל סופרפוזיציה קוונטית שלהם. באופן דומה, רגיסטר קלאסי בן n ביטים יכול לייצג כל אחד מ-${\displaystyle 2^{n}}$ מצבים שונים, רגיסטר קוונטי יכול לייצג כל סופרפוזיציה של ${\displaystyle 2^{n}}$ מצבים שונים.

סופרפוזיציה של קיוביט בודד מיוצגת על ידי - ${\displaystyle \alpha |0\rangle +\beta |1\rangle }$ כאשר המשמעות היא שבעת מדידה קוונטית יש הסתברות של ${\displaystyle |\alpha |^{2}}$ למצוא את הקיוביט במצב 0 והסתברות של ${\displaystyle |\beta |^{2}}$ למצוא את הקיוביט במצב 1. כיוון שניתן למצוא את הקיוביט רק באחד מבין שני המצבים, ${\displaystyle \alpha ,\ \beta }$ שהם מספרים מרוכבים, מקיימים ${\displaystyle |\alpha |^{2}+|\beta |^{2}=1}$. קיוביט בודד מיוצג לצרכים תאורטיים על ידי שני מספרים מרוכבים, ולכן יכול לכאורה לייצג כמות אינסופית של מידע. אכן ניתן לבצע חישובים ומניפולציות שונות על קיוביט המייצג סופרפוזיציה בין מספר מצבים, אך בסופו של דבר מדידה קוונטית שלו תגרום לקריסה של פונקציית הגל ולאחריה במקום סופרפוזיציה של שני המצבים יתקבל מצב אחד ויחיד. תכונה זו של סופרפוזיציה מאפשרת לבצע חישובים בצורה שונה מהאופן שבו הם מתבצעים במחשב קלאסי, ועם זאת קריסת פונקציית הגל בעת המדידה מגבילה את העצמה החישובית.

גלה עוד נושאים הקשורים לקיוביט

קיוביט

קיוביט

המונח קיוביט משמש כיחידת מידה למידע קוונטי, וגם לתיאור אלמנט אחסון המידע הקטן ביותר במחשב קוונטי. זהו האנלוג הקוונטי של הביט בתורת המידע הקלאסית. במחשב קוונטי, קיוביט הוא מערכת קוונטית בעלת שני מצבים.

סיבית

סיבית

סִבִּית היא ספרה בינארית – יחידת הנתונים הקטנה ביותר שבה משתמש המחשב.

סופרפוזיציה קוונטית

סופרפוזיציה קוונטית

סופרפוזיציה קוונטית היא עיקרון בסיסי בתורת הקוונטים. בתורת הקוונטים, מתואר מצב המערכת על ידי פונקציית גל, המתארת את ההסתברויות לאפשרויות השונות של מצב המערכת. בהינתן בסיס וקטורי הפורש את מרחב המצבים של המערכת ניתן לתאר את מצב המערכת סופרפוזיציה של מצבי הבסיס.

אוגר (מחשבים)

אוגר (מחשבים)

אוֹגֵר הוא מושג בארכיטקטורת מחשב, המתאר תא אחסון נתונים, בצורת אוסף סיביות, המשמש כאופרנד ישיר לפעולות המעבד. ברוב המעבדים המודרניים האוגרים בנויים פיזית על גבי המעבד. היסטורית, בהתאם לארכיטקטורת פון נוימן, היחידה האריתמטית-לוגית ויחידת הבקרה אינן מבצעות חישובים ישירות על זיכרון המחשב אלא טוענות ערכים ממנו לאוגרים ולאחר ביצוע החישוב מחזירות את התוצאה שוב מן האוגרים לזיכרון. כך גם ברוב המעבדים המודרניים.

בעיית המדידה

בעיית המדידה

בעיית המדידה היא אחד הקשיים המושגיים המורכבים ביותר במכניקת הקוונטים. בעיית המדידה מתארת את הכשל המתקיים בתיאור המתמטי הרציף של מערכת קוונטית כאשר מתבצעים מדידה וכימות של אחד או יותר ממאפייני המערכת. טרם ביצוע מדידה ניתן לחשב את התנהגות המערכת -למשל, גל אור - על ידי פונקציית הגל שהיא פתרון למשוואת שרדינגר. אולם מרגע ביצוע מדידה תוצאה זו כבר לא מתאימה למציאות הנצפית. ניסויים רבים מראים שאין זה משנה כיצד מבוצעת המדידה. גם במדידה עקיפה, שכביכול לא אמורה להשפיע על התנהגות גל האור, קיימת תופעה זו. בעיית המדידה אינה נובעת מתמטית ממכניקת הקוונטים. היא תוצאה של ניסויים, שמדגימים שוב ושוב שהתנהגות כל מערכת משתנה באופן חד ברגע שמתבצעת מדידה.

מספר מרוכב

מספר מרוכב

במתמטיקה, מספר מרוכב הוא מספר מהצורה כאשר ו- הם מספרים ממשיים, ו- הוא השורש הריבועי של מינוס אחת: .

פונקציית גל

פונקציית גל

פונקציית גל היא פתרון של משוואת גלים. זוהי פונקציה של מקום וזמן והיא משמשת לתאר מערכת המתנהגת כמו גל.

ערך מורחב – שער קוונטי

במחשב קלאסי, הפעולות הבסיסיות שניתן לבצע על ביטים מיוצגות באמצעות שערים לוגיים, ואלו יכולים לממש כל פונקציה בוליאנית שהקלט שלה הוא מספר כלשהו של ביטים, והפלט שלה יכול להיות כל מספר אחר של ביטים. המנגנון המקביל במחשב קוונטי נקרא שער קוונטי, שער כזה יכול לממש כל אופרטור יוניטרי על מספר קיוביטים, והתוצאה שלו תהיה בת מספר זהה של קיוביטים. נהוג לייצג שערים קוונטיים כמטריצות יוניטריות, כאשר שער קוונטי הפועל על ${\displaystyle n}$ קיוביטים ייוצג על ידי מטריצה מגודל ${\displaystyle 2^{n}\times 2^{n}}$ (כאמור, מצב אוגר קוונטי המכיל ${\displaystyle n}$ קיוביטים מיוצג על ידי וקטור במרחב ממימד ${\displaystyle 2^{n}}$).

גלה עוד נושאים הקשורים לשערים קוונטיים

שער קוונטי

שער קוונטי

שער קוונטי הוא סוג של שער לוגי אשר פועל לפי חוקי מכניקת הקוונטים. שער קוונטי מממש טרנספורמציה של n קיוביטים בכניסת השער, אל n קיוביטים במוצא השער. הטרנספורמציה ניתנת לביטוי בתור אופרטור יוניטרי בממד n, לרוב מסומנת כ או . כל שער קוונטי חייב להיות הפיך, כלומר לכל שער קיים שער הפכי , כך שהפעלת השער ההפכי על מוצא מחזירה את המצב ההתחלתי של הקיוביטים.

שער לוגי

שער לוגי

שער לוגי הוא המבצע פעולות באלגברה בוליאנית. שערים לוגיים מקבילים לקשרים לוגיים שהתפתחו בלוגיקה הפורמלית. שערים לוגיים מקובלים הם:NOT לוגי OR לוגי, NOR לוגי AND לוגי, NAND לוגי XOR לוגי, XNOR לוגי

מטריצה

מטריצה

במתמטיקה, מַטְרִיצָה (Matrix) היא מערך דו-ממדי, שרכיביו הם סקלרים, לרוב מספרים, או איברים בחוג כללי יותר.

חיפוש

נניח שנרצה למצוא מספר העומד בקריטריון מסוים. לדוגמה, נאמר שקלטנו תשדורת המוצפנת בשיטת ההצפנה DES, ואנו מחפשים את מפתח ההצפנה, שהוא מספר אקראי שאורכו 56 ביטים. קל לבדוק אם מספר נתון הוא המפתח הנכון, אבל כדי למצוא את המפתח הנכון (באופן ישיר) נאלץ לבדוק ${\displaystyle 2^{56}}$ אפשריות, וזהו תהליך ארוך מאוד. אם ברשותנו מחשב קוונטי, נוכל לתכנת אותו לפתור את בעיית החיפוש באופן יעיל יותר. ניקח 56 קיוביטים, ונפעיל עליהם פעולה אשר תביא אותם למצב של סופרפוזיציה אחידה של כל ${\displaystyle 2^{56}}$ האפשרויות. כעת נורה למחשב לבדוק את נכונות המפתח, ועפ"י עקרון הסופרפוזיציה הוא יעשה זאת במקביל עבור כל המפתחות האפשריים, באותו זמן שמחשב קלאסי היה דורש לביצוע בדיקה עבור מפתח בודד.

במבט ראשון נראה שהשגנו שיפור אדיר במהירות (מעריכי באורך המפתח שמחפשים). ואולם, נשאר אתגר נוסף - כיצד נחלץ את המפתח הנכון, כלומר זה שעבורו הבדיקה הצליחה, מתוך הסופרפוזיציה? בשנת 1996 פיתח לוב גרובר(אנ') אלגוריתם חיפוש קוונטי המאפשר לעשות זאת בעזרת כ-${\displaystyle 2^{28}}$ פעולות קוונטיות (ובאופן כללי ${\displaystyle 2^{k/2}}$ פעולות, כאשר ${\displaystyle k}$ הוא אורך המפתח). מסתבר שבאופן כללי, לא ניתן לבצע את החיפוש מהר יותר, כלומר, למחשב הקוונטי יש יתרון (ריבועי) על פני מחשב קלאסי בפתרון בעיות חיפוש כלליות, אך לא יותר מכך.

מציאת גורמים ראשוניים

אחת הבעיות החשובות שניתנות לפתרון באמצעות מחשב קוונטי היא מציאת הגורמים הראשוניים של מספר גדול. הדבר חשוב בין השאר כי משמעו שמי שברשותו מחשב קוונטי יוכל לפצח את שיטת ההצפנה RSA: בהצפנת RSA המפתח הסודי הוא שני מספרים ראשוניים גדולים מאוד ${\displaystyle p}$ ו-${\displaystyle q}$, ורק מכפלתם ${\displaystyle N=p\times q}$ מתפרסמת. השערה מקובלת היא שהחישוב ההפוך, כלומר מציאת הגורמים הסודיים ${\displaystyle p}$ ו-${\displaystyle q}$ בהינתן מכפלתם N, מהווה בעיה שאינה ניתנת לפתרון יעיל במחשב קלאסי. בטיחות שיטת ההצפנה מסתמכת על קושי זה. ב-1994 פיתח מדען המחשב פיטר שור אלגוריתם קוונטי למציאת גורמים ראשוניים של מספר נתון. הוא עשה זאת על ידי המרה של בעיית הפירוק לגורמים לבעיה של מציאת מחזור עבור פונקציה מסוימת, והראה שמחשב קוונטי יכול למצוא את המחזור ביעילות רבה (בעזרת גרסה קוונטית של התמרת פורייה). הרעיון הוא שמחשב קוונטי "רואה" בו זמנית את כל נקודות הפונקציה ולכן יכול לבצע התאבכות על מנת לקבל את המחזור של הפונקציה.

מגבלות עקרוניות

אף על פי שידועות בעיות שמחשב הקוונטי יכול לפתור ביעילות גדולה יותר ממחשב קלאסי, יכולתו של מחשב קוונטי אינה בלתי מוגבלת והוא אינו "פתרון קסם" לכל בעיה חישובית. בראש ובראשונה, ידוע כי ההבדל העקרוני בין מחשבים קוונטיים וקלאסיים הוא ביעילות (דהיינו, סיבוכיות) בלבד; כלומר, כל בעיה הניתנת לפתרון על מחשב קוונטי ניתנת לפתרון גם על כל מחשב קלאסי, אם כי ייתכן שהדבר ידרוש משאבים גדולים יותר. גם הפרש היעילות אינו שרירותי - הוא לכל היותר מעריכי, וישנן בעיות אותן מחשב קוונטי אינו יכול לפתור באופן יעיל הרבה יותר ממחשב קלאסי. לא ידוע אם מחשב קוונטי מסוגל לפתור בעיות NP-שלמות בזמן ריצה פולינומי, ומדענים רבים משערים שאין כך הדבר.

גלה עוד נושאים הקשורים להכח החישובי של מודלים קוונטיים

DES

DES

תקן הצפנת מידע הוא צופן בלוקים סימטרי שפותח ב-1974 במרכז המחקר של IBM, בשיתוף פעולה עם הסוכנות לביטחון לאומי של ממשלת ארצות הברית. למרות גודל המפתח הקטן יחסית של הצופן, הוא השפיע רבות על התפתחות תחום הקריפטוגרפיה.

הצפנה

הצפנה

הצפנה היא תהליך קריפטוגרפי של קידוד מידע, שממיר את הייצוג המקורי של המידע, המכונה טקסט גלוי, לצורה חלופית, המכונה טקסט מוצפן. בדרך כלל, מערכות הצפנה משתמשות במפתח הצפנה פסידו-אקראי שנוצר על ידי אלגוריתם. במצב אידיאלי, רק נמען שברשותו נמצא מפתח ההצפנה יכול לפענח את ההודעה המוצפנת.

סיבית

סיבית

סִבִּית היא ספרה בינארית – יחידת הנתונים הקטנה ביותר שבה משתמש המחשב.

סופרפוזיציה

סופרפוזיציה

בפיזיקה, עיקרון הסיכום או סופרפוזיציה היא תיאור של מצב פיזיקלי כסכום של מצבים אחרים. עקרון הסופרפוזיציה ניתן להפעלה במערכת שמתוארת באמצעות משוואות ליניאריות, כי אז הפתרונות מקיימים ביניהם יחסים של צירוף ליניארי. דוגמאות נפוצות למערכות ליניאריות הן שדות חשמליים, מגנטיים, וכבידה ועוד.

אלגוריתם גרובר

אלגוריתם גרובר

אלגוריתם גרובר הוא אלגוריתם קוונטי לחיפוש במבנה נתונים שאינו ממויין. האלגוריתם הומצא בשנת 1996 על ידי לוב גרובר. בעוד אלגוריתם קלאסי הפותר בעיה דומה מצריך גישות אל מערך הנתונים על מנת למצוא ערך מבוקש, האלגוריתם של גרובר עושה זאת ב-, ובכך מהווה דוגמה ליתרון החישובי של מחשב קוונטי על פני מקבילו הקלאסי.

מספר ראשוני

מספר ראשוני

בתורת המספרים, מספר ראשוני הוא מספר טבעי גדול מ-1, שלא ניתן להציגו כמכפלה של שני מספרים טבעיים קטנים ממנו, כלומר הוא מתחלק רק ב-1 ובעצמו. מספר טבעי גדול מ-1 שאינו ראשוני נקרא מספר פריק. המספר 1 אינו נחשב ראשוני, וגם לא פריק.

RSA

RSA

RSA היא מערכת הצפנת מפתח ציבורי דטרמיניסטית מעשית הראשונה שהומצאה והיא עדיין בשימוש נרחב במערכות אבטחת מידע מודרניות, תקשורת מחשבים ומסחר אלקטרוני. ב־RSA, כבכל מערכת מפתח ציבורי, מפתח ההצפנה אינו סודי והוא שונה ממפתח הפענוח שנשמר בסוד, על כן היא נקראת אסימטרית. האסימטריה ב־RSA נובעת מהקושי המעשי שבפירוק לגורמים של מספר פריק שהוא כפולה של שני ראשוניים גדולים, שהיא בעיה פתוחה בתורת המספרים. השם RSA נובע מראשי התיבות של שמות המשפחה של הממציאים, רון ריבסט, עדי שמיר ולאונרד אדלמן, שפרסמו את האלגוריתם לראשונה ב־1977. ישנן עדויות שהאלגוריתם היה ידוע עוד קודם לכן לשירותי המודיעין של ארצות הברית והממלכה המאוחדת ונשמר בסוד מטעמים של ביטחון לאומי.

מדען מחשב

מדען מחשב

מדען מחשב הוא אדם העוסק במחקר במדעי המחשב.

אלגוריתם שור

אלגוריתם שור

אלגוריתם שוֹר, הוא אלגוריתם קוונטי המשמש לפירוק לגורמים של מספר גדול, כלומר מציאת הגורמים הראשוניים של המספר. האלגוריתם פורסם לראשונה על ידי פיטר שור בשנת 1994, ויחד עם אלגוריתם גרובר נחשב לאחד משני האלגוריתמים החשובים ביותר בתחום החישוב הקוונטי. פיתוח האלגוריתם זיכה את ממציאו בפרס גדל (1999). אלגוריתם שור מבוסס על הרעיונות הקוונטיים שהודגמו באלגוריתם סימון למציאת מחזור של פונקציה. האלגוריתם משתמש בהתמרת פורייה קוונטית (QFT), על מנת לקבל מחזור שהוא כפולה של אחד מהגורמים הראשוניים של המספר אותו רוצים לפרק.

התמרת פורייה

התמרת פורייה

התמרת פורייה או טרנספורם פורייה היא כלי מרכזי באנליזה הרמונית שאפשר לתארו כפירוק של פונקציה לרכיבים מחזוריים וביצוע אנליזה מתמטית לפונקציה על ידי ניתוח רכיביה. שיטה זו פותחה על ידי ז'אן-בטיסט ז'וזף פורייה.

התאבכות

התאבכות

הִתְאַבְּכוּת היא תופעה פיזיקלית, המתרחשת כאשר גלים נפגשים במרחב. באזור המפגש נוצרת תבנית דמוית שריג מכיוון שבהכרח מתקבלות נקודות במרחב בהן שיא של גל אחד נפגש עם עמק של גל אחר תוך התבטלות הדדית, ולעומתן מתקבלות נקודות בהן שיאי שני גלים נפגשים תוך יצירת שיא משותף בעל עוצמה שהיא סכום העוצמות.

סיבוכיות

סיבוכיות

במדעי המחשב, סיבוכיות היא כלי מדד מתמטי של משאבי המערכת הנחוצים לפתרון בעיה נתונה באמצעות מחשב. המשאב העיקרי הנבחן הוא זמן הריצה, כלומר נבחן משך הזמן הנחוץ לשם ביצוע האלגוריתם. משאב נוסף הוא הזיכרון הנחוץ לשם ביצוע האלגוריתם. ניתן להביא בחשבון משאבים נוספים, כגון כמה מעבדים נחוצים לשם פתרון הבעיה בעיבוד מקבילי. התורה החוקרת סיבוכיות קרויה תורת הסיבוכיות. ענף הסיבוכיות נבדל מענף החישוביות, שבו נבחנת השאלה האם ניתן בכלל לפתור בעיה נתונה, בלא קשר לכמות המשאבים הנחוצה.

באוניברסיטאות בישראל מתקיימת פעילות מחקר ענפה בתחום של מדע וטכנולוגיה קוונטיים, שמחשוב קוונטי הוא חלק ממנו.^[2]

בישראל פועלות חברות הזנק אחדות בתחום החומרה והתוכנה למחשב קוונטי, בהן קוונטום מאשינז,^[3], קוונט-אל–אר (הצפנה קוונטית),^[4] קדמה מחשוב קוונטי (מערכת הפעלה למחשב קוונטי),^[5] קלאסיק טכנולוגיות (פיתוח תוכנה למחשוב קוונטי)^[6] ועוד.

בפברואר 2022 פורסם כי רשות החדשנות ומשרד הביטחון יממנו הקמת מחשב קוונטי ראשון למדינת ישראל בכ-200 מיליון שקל^[7].

במרץ 2022 פרסמו חוקרים ממכון ויצמן למדע, בראשות פרופ' רועי עוזרי, מאמר לפיו בנו מחשב קוונטי תוך התגברות על בעיה ידועה ביצירת מחשב כזה.^[8]

גלה עוד נושאים הקשורים לבישראל

חברת הזנק

חברת הזנק

חברת הזנק או חברת סטארט אפ היא חברה שהוקמה תוך זמן קצר במטרה לפתח מוצר או רעיון ייחודיים, לרוב בתחום ההייטק. על פי רוב, חברות כאלו יתחילו ממספר עובדים קטן כשהן שואפות להשיג משקיעים גדולים כדי לפתח את היקף פועלן.

חומרה

חומרה

חומרה היא אוסף כל הרכיבים הפיזיים במחשב או בהתקן אלקטרוני אחר, כמו טלפון סלולרי או ציוד תקשורת, כלומר כל אובייקט הנתפס בחוש המישוש. זאת להבדיל מהמידע שהמחשב או ההתקן מכיל או מעבד, ומהתוכנה - אוסף הפקודות המספקות הוראות לחומרה. הבחנה זו בין חומרה לתוכנה מצטמצמת כאשר התוכנה צרובה ברכיב חומרה מסוים ואינה ניתנת לשינוי - תוכנה מסוג זה קרויה קושחה (Firmware). זיכרון קשיח זה הוא זיכרון ROM.

תוכנה

תוכנה

תוכנה היא אוסף של הוראות ומידע הניתנות לביצוע על ידי מחשב. התוכנה משמשת להפעלת המחשב וחומרות נילוות, לביצוע משימה או אוספת משימות. התכנה מורכבת מאוסף מאורגן של תוכניות מחשב המשרתות כולן יישום מסוים. באמצעות התוכנה המחשב מספק את שירותיו למשתמשים בו. תוכנה היא בדרך כלל תוצר של פרויקט תוכנה שמתוכנן על פי מתודולוגיות שונות בהנדסת תוכנה.

הצפנה קוונטית

הצפנה קוונטית

הצפנה קוונטית היא ענף של הקריפטוגרפיה המשתמשת במכניקה קוונטית לאבטחת ערוץ תקשורת וביצוע פעולות אבטחת מידע שונות. בניגוד לקריפטוגרפיה מסורתית, המיישמת טכניקות מתמטיות כמו הצפנה סימטרית ומפתח פומבי כדי להסתיר את תוכן המידע מפני מצותת, הצפנה קוונטית מתבססת על חוקים פיזיקליים מתורת הקוונטים כמו עיקרון אי הוודאות של הייזנברג, סופרפוזיציה קוונטית ושזירה קוונטית. אחד הרעיונות העיקריים של ההצפנה הקוונטית מבוסס על העובדה שמדידות קוונטיות של מערכת קוונטית משבשות את מצבם הקוונטי ובכך מותירות אחריהן עקבות המובילות לחשיפת המצותת.

מערכת הפעלה

מערכת הפעלה

מערכת הפעלה היא תוכנה המנהלת את משאבי החומרה והתוכנה במחשב. בנוסף, מערכת ההפעלה מספקת את התשתית הנחוצה להרצה של יישומי ההפעלה המתבצעת עם הדלקת המחשב, הקרויה אתחול. מערכת ההפעלה היא רכיב חיוני בכל מחשב.

רשות החדשנות

רשות החדשנות

רשות החדשנות היא רשות ממשלתית עצמאית הפועלת לקדם את החדשנות הישראלית, בדגש על תעשיית ההייטק הישראלית, המהווה מנוע צמיחה עיקרי של כלכלת ישראל. הרשות הוקמה בשנת 2016, והחליפה את היחידה שנקראה קודם "לשכת המדען הראשי במשרד הכלכלה" או בקצרה "המדען הראשי" ואת העמותה הממשלתית מתימו"פ.

משרד הביטחון

משרד הביטחון

משרד הביטחון הוא המשרד הממשלתי האמון על ביטחונה של מדינת ישראל. זהו המשרד הממשלתי בעל התקציב הגדול בישראל, מטה המשרד ממוקם במחנה רבין בקריה שבתל אביב-יפו.

מכון ויצמן למדע

מכון ויצמן למדע

מכון ויצמן למדע הוא מכון מחקר העוסק בתחומי מדעי הטבע והמתמטיקה שנמצא ברחובות שבישראל. כמו כן, המכון משמש כמוסד אוניברסיטאי ציבורי בשם "מדרשת פיינברג" ללימודים אקדמיים לתואר שני ושלישי (דוקטורט).