רגע לפני שהוא טס לשטוקהולם לקבל את פרס נובל בפיזיקה לשנת 2025, נחת פרופ' ג'ון מרטיניס בישראל. מי שנחשב לאחד מאבות המחשב הקוונטי המודרני, ביקר כאן במספר חברות, נפגש עם חוקרים ומדענים והשתתף בכנסים מקצועיים. במהלך הביקור הוא הביע את דעתו שגם מדינה קטנה כמו ישראל - שמשלבת יכולת מדעית גבוהה, הנדסה מצוינת ותרבות יזמית חזקה - יכולה להשפיע במירוץ הקוונטי הגלובלי. התנאי הוא כמובן שהיא תבנה מוצרים טובים יותר מהמתחרים. בסימפוזיון שנערך עימו בארץ הוא קבע שלישראל יש פוטנציאל רב בתחום ושיבח את האקו-סיסטם הקוונטי המתפתח כאן.
עבור חברת קראקל קוואנטום (Qarakal Quantum), דבריו של פרופ' מרטיניס הם הרבה מעבר למחמאה, הם תיאור של מפת הדרכים שבה החברה צועדת. גם הקשר של החברה למרטיניס אינו מקרי. פרופ' נדב כ"ץ, ממייסדי החברה וכיום ה-CTO שלה, עשה את הפוסט-דוקטורט שלו אצל חתן פרס נובל הטרי, שהיה בקבוצה הראשונה שהוכיחה שתופעות קוונטיות, שנחשבו בעבר לנחלת העולם התת-אטומי, יכולות להתקיים ולתפקד גם במערכות גדולות ומוחשיות (מעגלים על-מוליכים( - תגלית שזיכתה אותו בפרס וסללה את הדרך למחשוב קוונטי מודרני.
כיום, פרופ' כ"ץ וד"ר ניסן משכיל, שותפו לייסוד החברה, רותמים את אותם עקרונות כדי לפתח דור חדש של מחשוב קוונטי: יציב יותר, יעיל ובר-יישום תעשייתי.
מרוץ גלובלי חסר תקדים
אף על פי שהחזון לבניית מחשב קוונטי נולד כבר באמצע שנות ה-80' של המאה הקודמת, נדרשו לאנושות ארבעה עשורים של הבשלה טכנולוגית כדי להפוך את הרעיון המופשט לכלי עבודה ממשי. המסלול היה ארוך: כ-20 שנה חלפו עד להדגמות הראשוניות, ועוד שני עשורים של פיתוח נדרשו כדי להגיע לטכנולוגיה בשלה מספיק ליישום תעשייתי.
"הבשורה הגדולה של רכיבים קוונטיים היא היכולת לייצר סוג חדש לחלוטין של חישוב", מסביר פרופ' כ"ץ. "בזכות העובדה שמחשב קוונטי פועל לפי חוקי פיזיקה שונים, הוא נהנה מיתרון עצום במהירות ובזמני ריצה על פני המחשבים הקלאסיים המוכרים לנו. זהו המפתח לפתרון בעיות שעד היום נחשבו ל'בלתי פתירות', כמו אופטימיזציה של מערכות מורכבות בזמן אמת, הנדסת חומרים מתקדמת, כימיה קוונטית ופענוח צפנים".
לאורך השנים נערמו הוכחות תיאורטיות שהמחישו את הפוטנציאל הזה, אך כפי שמחדד פרופ' כ"ץ, האתגר האמיתי נמצא במעבר מהלוח למציאות: "יש פער אדיר בין תיאוריה לפרקטיקה. הפלטפורמה שאנו מפתחים בקראקל קוואנטום מבוססת על מוליכי-על - מעגלים אלקטרוניים ייחודיים המפגינים התנהגות קוונטית בטמפרטורות נמוכות מאוד. היכולת לרתום את ההתנהגות הזו לצורך חישוב היא בדיוק פריצת הדרך שעליה הוענק השנה פרס נובל לפיזיקה".
לדבריו, לא מדובר רק בהישג מדעי תיאורטי, אלא במהפכה שתשפיע על חיי כולנו. "כיום מתנהל מרוץ גלובלי חסר תקדים לפיתוח חומרה קוונטית יציבה. המטרה שלנו היא לא רק לבנות את המכונה, אלא לשלב אותה עם יכולות אלגוריתמיות מתקדמות, שיאפשרו לה להתמודד עם האתגרים המורכבים ביותר של האנושות".
חיבור בין-תחומי
קראקל קוואנטום נולדה מתוך שילוב ייחודי בין עומק אקדמי לניסיון מערכתי עשיר. פרופ' כ"ץ הביא עימו לחברה עשורים של מחקר באוניברסיטה העברית בירושלים והנהגת קהילות קוונטום בין-לאומיות. את דרכו הוא החל במכון וייצמן, שם ביצע מחקר דוקטורט שעסק בלייזרים ובאטומים קרים. לאחר הפוסט-דוקטורט אצל פרופ' מרטיניס באוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה, הוא שב לארץ והיה בין הראשונים שהביאו לישראל את תחום המחשוב הקוונטי המבוסס על מוליכי-על. הוא הקים באוניברסיטה העברית את המעבדה למעגלים קוונטיים ובמקביל ייסד וניהל את המרכז לאינפורמציה קוונטית של האוניברסיטה, קהילה אקדמית בין-תחומית שבה חברים עשרות חוקרים ממדעי המחשב, הפיזיקה, הכימיה וההנדסה.
כ"ץ גם משמש, מאז 2018, כנציג ישראל ברשת הקוונטים האירופית (Quantum Community Network – QCN), הפועלת תחת תוכנית הדגל הקוונטית של האיחוד האירופי, וכיום הוא גם מכהן כנשיא האגודה הישראלית לפיזיקה.
ד"ר משכיל, מנכ"ל החברה כיום, הגיע לאחר קריירה ארוכה בתעשייה הביטחונית (אלתא והתעשייה האווירית), שם הוביל פרויקטים מורכבים והקים את תוכנית הקוונטים של החברה. הוא שירת בחיל האוויר, שם גם רכש את השכלתו האקדמית - תואר ראשון, שני ודוקטורט בפיזיקה - והמשיך משם לתעשייה, שבה בחר לעבוד במקום לצאת לפוסט-דוקטורט שהוצע לו באוניברסיטת הרווארד. כיום הוא משמש גם כיו"ר המאגד למחשוב קוונטי, שהוקם על ידי רשות החדשנות ובו שותפים חוקרים מהאקדמיה וחברות מסחריות. בין היתר שותפים בו האוניברסיטה העברית, הטכניון, אוניברסיטת בר-אילן, מכון ויצמן והמרכז הרפואי סורוקה. ברשות מאמינים כי שיתוף הפעולה הציבורי, הפרטי והאקדמי הבא לידי ביטוי במאגד, יעמיד את ישראל בחזית המדעית והטכנולוגית העולמית בתחום המחשוב הקוונטי.
המפגש בין השניים הוליד את ההבנה שעל מנת לענות לצורך של מימוש אפליקציות קוונטיות נדרש לבנות מחשב קוונטי יישומי שלם ויש לעבור למוד תעשייתי. "האקדמיה מצטיינת בפיתוח רעיונות נועזים, אך כדי לממש את ההבטחה נדרשת קפיצה מחשבתית - יישום של חומרה אמיתית וקרובה לשוק", מסביר ד"ר משכיל שמציין כי החברה פועלת כיום בשיתוף פעולה עם התעשייה האווירית-אלתא, חברת "יישום", זרוע המסחור של האוניברסיטה העברית בירושלים, וחברות נוספות.
קראקל קוואנטום פועלת כיום ממרכזים בתל אביב ובירושלים ונמצאת בתנופת צמיחה משמעותית. היא נערכת לסבב גיוס הון רחב מקרנות הון סיכון, שנועד להאיץ את מעבר הייצור לשלבים תעשייתיים. בעוד שפיתוח הליבה והארכיטקטורה נעשים בישראל, ייצור הצ'יפים עצמם מתוכנן להתבצע במתקנים מתקדמים בחו"ל, תוך יצירת שיתופי פעולה אסטרטגיים גלובליים.
לדברי שני המייסדים, חלק מהפיתוחים של החברה מוגנים על ידי פטנטים רשומים, בעוד שחלק מהתהליכים והידע הפנימי נשמרים כסוד מסחרי, אסטרטגיה שמאפשרת לשמור על יתרון תחרותי בשוק שבו החדשנות מהירה והמרוץ עולמי.
פרדיגמה שמשנה את חוקי המשחק
החברה, המעסיקה כיום 22 עובדים (רובם בעלי תואר שלישי), כבר מחזיקה במחשב קוונטי ראשון מבוסס על-מוליכים שהדגים אפליקציות ראשוניות. המטרה היא להציג תוך שנתיים מערכת בעלת ערך ממשי למשתמשי קצה בתחומים מגוונים כמו תחבורה ותעבורה (אופטימיזציה של תנועה אווירית וטיוב מסלולים במצבים דינמיים), ולוגיסטיקה (פתרון בעיות מורכבות שמחשבים קלאסיים אינם מסוגלים להתמודד איתן) ועוד.
במקביל, קראקל קוואנטום מרחיבה את גבולות הטכנולוגיה ללמידת מכונה קוונטית וליצירת שיתופי פעולה אסטרטגיים בתחום הגנטיקה והרפואה המותאמת האישית. הפיתוחים הללו, המבוצעים בתמיכת רשות החדשנות, מסמנים את הדור הבא של הטיפול הרפואי.
ד"ר משכיל מדגיש את במיוחד את הנושא של ניהול תנועה אווירית. "מחשבים קלאסיים מתפקדים מצוין בשגרה, אבל ברגע שהתנאים הופכים לכאוטיים או דינמיים - מצבים שבהם כל שנייה קובעת וחיי אדם מונחים על הכף - הם מגיעים לקצה גבול היכולת שלהם. כאן נכנס היתרון הקוונטי, היכולת לבצע אופטימיזציה בזמן אמת, לקצר מסלולים ולמנוע נזקים כלכליים כבדים".
"אנחנו מתמקדים במתן מענה לבעיות הבוערות ביותר בחזית האנושית - כולל מורכבות לוגיסטית גלובלית", מוסיף פרופ' כ"ץ. "המערכות הקיימות כיום הגיעו לנקודת רוויה; הן 'נחנקות' מול מורכבות השאלות ואינן מסוגלות לייצר פתרונות לבעיות קריטיות באמצעות מחשוב קלאסי. זה מסביר את המרוץ העולמי הער שאנו עדים לו. כולם כבר מבינים שהמחשוב הקוונטי הוא לא עוד שיפור הדרגתי, אלא פרדיגמה שמשנה לחלוטין את חוקי המשחק".
ארכיטקטורה קוונטית מלאה
בניגוד לגישות המנסות לחבר רכיבים ממקורות שונים, בקראקל קוואנטום מתמקדים בבניית ארכיטקטורה קוונטית מלאה. "הגישה שלנו היא הוליסטית", מסביר פרופ' נדב כ"ץ. "אנו מתכננים את המחשב באופן אופטימלי - מהמסד ועד הטפחות - תוך התאמה ספציפית בין ביצועי הרכיבים לדרישות המשתמש הסופי. האינטגרציה הזו, המבוצעת תחת קורת גג אחת, מאפשרת לנו להעמיד מערכת יעילה משמעותית מהמקובל בתעשייה ולהשיג תוצאות שהן בסדר גודל טובות יותר מגישות אחרות. אנחנו לא רק בונים מחשב", הוא מדגיש, "אנחנו מגדירים מחדש את רף הביצועים".
"אנחנו לא מסתכלים רק על הצ'יפ המבודד, אלא על המערכת כולה. מבחן המציאות של מחשב קוונטי הוא הביצועים שלו בשטח, ולכן הגישה שלנו כוללת מעגל סגור של תכנון, מימוש ותחקור מעמיק של כל רכיב על פי מדדים ואנליזות מדויקות", מוסיף עמיתו ד"ר משכיל.
למרות המיקוד במחשב קוונטי, בחברה מבינים את הצורך גם בשילוב כוחות עם המחשוב הקלאסי המסורתי. כתולדה של הבנה זו פיתחו בחברה אלגוריתמים היברידיים, המשלבים בין עוצמת המחשב הקוונטי ליכולות המחשב הקלאסי בשיטת "פינג-פונג" של ניתוח נתונים.
המטרה - להוביל ברמה העולמית
כפי שציין פרופ' מרטיניס בביקורו בארץ, לעתיד בניית המערכות הקוונטיות דרושה מומחיות ייחודית בבניית חומרה מתוחכמת. בעת ביקורו בחברת קראקל קוואנטום בחנו מנהליה אפשרויות שונות לשיתוף פעולה אפשרי עימו. "אנחנו לא מחכים לעתיד, אנחנו בונים אותו עכשיו", אומר ד"ר משכיל. "הדור הבא של המחשב כבר נמצא בתהליכי תכנון מתקדמים".
זה מעלה את השאלה מהם לוחות הזמנים להשקת המחשב הקוונטי שלכם?
ד"ר משכיל: "לוחות הזמנים של החברה שאפתניים, אך מוגדרים היטב. המדגים הראשון כבר פועל ומוכיח את היתכנות המערכת. המדגים השני צפוי לצאת במהלך השנה הנוכחית ולהציג יכולות תכנון וביצועים משופרים בסדרי גודל. היעד האסטרטגי שלנו הוא להציג בשנת 2028 מערכת קוונטית מלאה, המעניקה ערך עסקי ומדעי ממשי למשתמשי קצה בתעשיות השונות".
דיברתם על שיתופי פעולה אסטרטגיים. תוכלו להרחיב על כך?
ד"ר משכיל: לחברה יש שיתופי פעולה משמעותיים גם בארץ וגם בחו"ל. בנוסף לשיתוף הפעולה עם אוניברסיטאות, במסגרת המאגד של רשות החדשנות, היא משתתפת בפרויקטים בין-לאומיים, למשל במסגרת תוכניות EUREKA. שיתופי פעולה אלה מאפשרים להאיץ את פיתוח היכולות שלנו על ידי עבודה עם גופים חיצוניים בעלי מומחיות ייחודית. אנחנו מאמינים, כי רק פיתוח בשילוב עם גופים אקדמיים ובין-לאומיים יאפשר לנו להגיע לחדשנות ממשית וליצור מחשב קוונטי בעל ערך יישומי גבוה".
בהקשר זה, מהי החשיבות מבחינתכם של השתתפות במאגד?
ד"ר משכיל: "מעבר לחשיבות הלאומית, העבודה הצמודה עם השותפים במאגד מאפשרת לנו לשלב יכולות בכל רבדי המחשב - מהתוכנה ועד החומרה - ולהעצים את עוצמת החישוב הכוללת".
מה לגבי שילוב בין חישוב קוונטי לבינה מלאכותית?
פרופ' כ"ץ: "זה בהחלט כיוון מרתק. יש כיום עבודות, בארץ ובעולם, שמראות על פוטנציאל לקשר עמוק בין התחומים. עם זאת, חשוב לדייק - כדי שהאינטגרציה באמת תניב ערך ממשי, היא חייבת למנף את היתרונות הייחודיים של כל אחד מהם ולהביא לתועלת הדדית משמעותית".
מה החזון ארוך הטווח שלכם כמנהלי החברה?
ד"ר משכיל: "התחום נמצא בראשית דרכו ובפריצה משמעותית אל עבר יישום ומסחור. נכון להיום, אנחנו רק בתחילת ההבנה של הצורך בשימוש במחשב קוונטי וביישומים שהוא יכול להציע. אנחנו בנקודה שבה ה-AI הייתה לפני שלוש שנים. המהפכה הקוונטית כבר כאן והיא עומדת לשנות את גבולות היישומים עבור החברה. הפוטנציאל הוא עצום ועוד מחכה להתפתח, בשוק עולמי שמוערך בעשרות מיליארדי דולרים בתוך העשור הקרוב. קראקל קוואנטום שואפת להציג ארכיטקטורה חדשנית במחשוב קוונטי, במטרה לפתח מוצר ישים ותחרותי כבר בשנים הקרובות. לטווח ארוך אנו שואפים להוביל בתחום זה ברמה העולמית".
פרופ' כ"ץ: "אם לפני שני עשורים הייתה תהייה האם תופעות קוונטיות יכולות להתקיים בעולם המאקרו, הרי שכיום התשובה ברורה ובעולם ובישראל כבר מבקשים להפוך אותן לבסיס למחשוב מעשי, ואולי גם למהפכה המדעית הבאה. אנחנו מאמינים כי שילוב נכון של הון אנושי מצוין ואיגום משאבים יכול להביא לפיתוח יכולות תכנון בכל הרבדים של מחשוב ומדידה, מה שאכן יאפשר לנו להגיע לפריצת דרך ייחודית ברמה העולמית".
לפרטים >>
בשיתוף קראקל קוואנטום
