תארו לעצמכם שאחרי כל נגינה בפסנתר, הכלי היה יוצא לחלוטין מכיוון, וכדי לנגן בו שוב הייתם צריכים לכוון מחדש את כל הצלילים. מוצרט לבטח לא היה מצליח לכתוב כך ולו סונטה אחת. זה בדיוק המצב עם מחשב קוונטי: הוא "יוצא מכיוון" כל כמה שעות, וכדי להריץ בו שוב משימות חישוביות, צריך לבצע "כיול".
כיול, אם מתבצע ידנית, עשוי להימשך אפילו מספר שעות, תלוי בגודלו של המחשב - דבר שפוגע מאוד ביכולת להפיק ממנו תועלת. חברת קוונטום מאשינס (Quantum Machines) הישראלית, המפתחת מערכות בקרה ושליטה למחשבים קוונטיים, פיתחה שיטה המאפשרת לקצר את התהליך לדקות ספורות, ולהפוך אותו לאוטומטי יותר. כעת, היא החליטה להציע את הכלי בקוד פתוח - כלומר בחינם - לכל התעשייה הקוונטית, במטרה לסייע לעוד חוקרים לשפר את התהליך ולחסוך את כאב הראש.
יחידות החישוב הבסיסיות במעבד קוונטי הן הקיו-ביטים (Qbit), והם המקבילה של ביטים (Bit) במחשב רגיל. אם במחשב רגיל, הביטים הם טרנזיסטורים, במחשב קוונטי הקיו-ביטים מורכבים מחומרים מיוחדים שמסוגלים לשמור על מצב קוונטי יציב. אחת הטכנולוגיות הנפוצות לבניית קיו-ביטים, למשל במחשבים הקוונטים של IBM וגוגל, היא באמצעות מעגלים חשמליים של חומרים מוליכי-על. בחומר מוליך-על המצוי בטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט, הזרם החשמלי זורם ללא כל התנגדות. כלומר, הוא נותר קבוע, ויציב גם ברמה הקוונטית.
הצורך בכיול תדיר נובע מרגישותו הגבוהה של הקיו-ביטים הללו לכל "רעש" סביבתי. כל שינוי בטמפרטורה או חשיפה לקרינה אלקטרומגנטית עשויה לשנות את המצב הקוונטי של הקיו-ביט - ואם זה יקרה, תיווצר תגובת שרשרת שתוציא משליטה את כל פעולת החישוב. עד כמה הקיו-ביטים הללו רגישים? בואו נאמר, שאם בשעות האחרונות התחוללה בשמש התפרצות סולארית, שהציפה את כדור הארץ בחלקיקים בלתי נראים, אפשר יהיה להניח שכל הקיו-ביטים במחשב שלך יצאו מאיזון.
המטרה של תהליך הכיול היא כפולה. ראשית, אנחנו רוצים לוודא שכל הקיוביטים נמצאים במצב התחלתי ידוע ורצוי, לרוב מדובר במצב "0". שנית, אנחנו רוצים לאמוד במדויק את התגובתיות של הקיו-ביטים לתדרים שונים, זאת כדי שנוכל לשלוט במצבם הקוונטי בצורה טובה יותר, ממש כפי שפסנתרן שולט באצבעותיו בעוצמת וגוון הצליל.
תהליך הכיול כרוך בביצוע אינספור ניסויים ומדידות, וכאמור, אם מדובר במחשב קוונטי בעל עשרות קיו-ביטים הדבר עשוי להיארך מספר שעות. זמני המתנה כאלה יהיו בלתי ריאליים ככל שהמחשבים יגדלו. כאן נכנסת לתמונה קוונטום מאשינס. החברה הישראלית - שנחשבת לאחת החשובות בעולם הקוונטי - אינה מפתחת מעבדים קוונטיים או קיו-ביטים, אלא את מערכות הבקרה המאפשרות לשלוט בפעולת הקיו-ביטים. בפרט, החברה מפתחת את המכשור ששולח את הפולסים המניעים את המעגל הקוונטי, ואשר מודד את התוצאה הסופית בסיומו.
לדעת איך "לדבר" עם הקיו-ביטים
כיול הוא הבסיס לכל התהליך. אחד היתרונות של קוונטום מאשינס היא שתהליך הכיול מתבצע בתוך הבקר עצמו שמייצר את הפולסים, וכן היא פיתחה אלגוריתמים מותאמים שמאפשרים לנהל את תהליך הכיול בצורה יעילה יותר, ובאופן מקבילי - ואת האלגוריתמים הללו היא שחררה כעת בקוד פתוח.
כחלק מהשקת הפתרון, החברה הדגימה במרכז הקוונטום הישראלי (IQCC) כיול שנמשך 140 שניות בלבד. יואב רומח, דירקטור מוצר בחברה, הסביר ל"ישראל היום": "לפני שמפעילים את המחשב הקוונטי, צריך למצוא באיזה תדר הכי נכון 'לדבר' עם הקיו-ביטים. כדי שמחשב קוונטי ישמור על הביצועים שלו, צריך לכייל את המחשב לעיתים פעמיים ביום. כיול פירושו לדעת לשלוט במצב הקוונטי. הפתרון שלנו מאפשר לבנות את הניסויים בצורה חכמה יותר כדי שניתן יהיה לאזן את כל הפרמטרים בצורה הקצרה ביותר".
"באופן היסטורי הכיול מתבצע ידנית, וזה עשוי לקחת שעות. עם הפתרון שלנו, עוד לפני שאתה מסיים לשתות את כוס הקפה המחשב מוכן לפעולה. כל אחד מתכנן את הניסויים אחרת, והחלטנו לשחרר את האלגוריתמים בקוד פתוח, כדי שכולם יוכלו לחלוק ביניהם את השיפורים ולהגיע ביחד לנוסחה הטובה ביותר. כולם ירוויחו מזה, התחום כולו, והחברה שלנו בפרט".
