"העולם על סף מהפכה קוונטית וישראל חייבת להיכנס למרוץ"

כבר שנים לא מעטות שישראל היא מעצמת סייבר. זו עובדה ידועה, שראש הממשלה בנימין נתניהו מקפיד לחזור עליה בגאווה כמעט בכל נאום. שמעון פרס ז"ל, כשהיה נשיא המדינה, העלה על נס תחום פורץ דרך אחר - ננוטכנולוגיה. כל דור מביא עימו בשורה טכנולוגית חדשה, שהגיעה זמנה להתקדם אל קדמת הבמה ההיסטורית. הזרעים, גם של הננו וגם של הסייבר, נזרעו שנים ארוכות לפני ששני המונחים הפכו שגורים בפי כל.

פרופ' אורי סיון זוכר היטב את הימים שקדמו לכך. כמי שהקים בטכניון את מכון ראסל ברי למחקר ננו-טכנולוגיה, הוא היה לדבריו הראשון שחשף את פרס לתחום. חמש שנים לקח מרגע שהנושא עלה על שולחנות מקבלי החלטות, אי שם ב-2002, ועד שזכה לתקצוב ממשלתי ויצא לדרך. "אהוד אולמרט, שהיה שר המסחר והתעסוקה בתחילת פרויקט הננו, ראה את הדברים באומץ. היום אנחנו מעצמה בננוטכנולוגיה, אבל ההתערבות הממשלתית הייתה הכרחית".

מהשנה שעברה סיון משמש כיו"ר ועדת ההיגוי המייעצת לות"ת, הוועדה לתכנון ולתקצוב של המועצה להשכלה גבוהה, בנושאי מדע וטכנולוגיה קוונטיים. הוא הזמין אותנו לפגישה בבניין מצב מוצק בפקולטה לפיזיקה בטכניון, יחד עם שני ענקים נוספים בתחום הפיזיקה - חתן פרס ישראל לכימיה ופיזיקה לשנת 2014 פרופ' מוטי שגב ופרופ' גדי אייזנשטיין, מחליפו של סיון בראשות מכון ראסל ברי. השלושה זימנו אותנו כדי להתריע שלישראל אין הפריבילגיה לנוח על זרי הדפנה. אסור לה לפספס את הטכנולוגיה שהפוטנציאל המהפכני שלה כמוהו כמהפכת האינטרנט עצמה - מהפכת המחשוב הקוונטי.

ההובלה הטכנולוגית של ישראל לא מובנת מאליה, הם מבקשים להדגיש. היא מותנית בכך שהגורמים הרלוונטיים יאתרו ויתקצבו בזמן את בניית התשתית המתאימה, בתחום שבעיניהם הוא בעל הפוטנציאל המבטיח ביותר בעתיד הנראה לעין. "כשל השוק בתחום הקוונטום גדול יותר מאשר בננוטכנולוגיה", אומר סיון בשיחה עם "גלובס", "בתחום הננו כבר היו תעשיות, אפליקציות, קהילה, לפני שהממשלה נכנסה לתמונה. במקרה הזה ממש חיוני לצאת כבר לדרך".

אקוסיסטם עולמי שכבר מתפתח

מחשוב קוואנטי הוא מן התחומים המסובכים והמורכבים ביותר להבנה שקיימים. המחקר בתחום החל בשנות ה-70 של המאה העשרים, והוא מבוסס על תיאוריית מכניקת הקוונטים - תורה פיזיקלית המתארת את התנהגות הטבע בקני מידה קטנים ביותר. יסודות התיאוריה הונחו בתחילת המאה הקודמת בעבודותיהם של מקס פלאנק ואלברט איינשטיין. מה השתנה מאז? כיום, אומר סיון, "מתרחש צונאמי עולמי בתחום. העולם נמצא על סיפה של מהפכה קוונטית שנייה. תורת הקוונטים נמצאת איתנו כבר מאה שנה, אבל בעשרים השנים האחרונות התרחשו פריצות דרך אינטלקטואליות ומעשיות בעלות השפעה מרחיקת לכת".

בעוד שהתיאוריה מסובכת להבנה, היישומים שלה קלים הרבה יותר להבנה. "טכנולוגיות שמקורן במדעים הקוונטיים יכללו מחשוב מאובטח לגמרי, תקשורת ועסקאות מקוונות, מחשבים בעלי כוח חישוב העולה עשרות מונים על זה של המחשבים הקיימים כיום, וחומרים חדשים בעלי תכונות חשמליות, אופטיות ומגנטיות שיובילו להתקנים חדשים ולפתרונות חדשניים", אומרים בטכניון. "בנוסף, טכנולוגיות חישה חסרות תקדים ישמשו לאבחון ולטיפול רפואי כמו גם לניטור חומרי לחימה כימיים, ביולוגיים וגרעיניים".

"צריך להבין", אומר סיון, "המשמעות של המהפכה היא מאוד רחבה. היא משבשת (Disruptive) במלוא מובן המילה. אלו לא טכנולוגיות 'שיפור'. זו לא הכפלה של מהירות המעבד בכל שנתיים, שהיא כשלעצמה הישג גדול. אם בעקבות התפתחות הטכנולוגיה הזאת אתה שובר את ההצפנה המקובלת כיום, למשל, אז כל האינטרנט וכל התקשורת העולמית וכל הטרנזאקציות הבנקאיות - כולם קורסים".

לפני ארבע שנים, סיפר פרופ' שגב, "התכנסו כמה עשרות חוקרים בראשות נשיא הטכניון וההנהלה הבכירה, ובתום דיון סוער החליטו ללכת על הנושא הרחב של מדע וטכנולוגיה קוונטיים, הכולל בתוכו גם את נושא המחשוב הקוונטי. הוועדה החליטה שהיבט מרכזי בתוכנית של הטכניון יעסוק בחינוך ובהכשרה של מהנדסים בתחום".

"קשה לנבא כיצד יתפתח המחשוב הקוונטי", אומר פרופ' סיון, "ייתכן שהחומרה תהיה פתוחה לכולם, וייתכן שלא ניתן יהיה לקנות מחשב קוונטי ואז מדינת ישראל תיאלץ לפתח אותו. אבל בהנחה שחזון המחשוב הקוונטי יתממש, חשוב שנרכוש את הידע. אף אחד לא יודע לנבא מה תהיה בסוף יכולתם של המחשבים הקוונטיים: המצב הנוכחי דומה לעולם האלקטרוניקה בשנות ה-40 של המאה העשרים, כשמייסד IBM ווטסון אמר שלעולם לא יידרשו יותר מחמישה מחשבים. קשה מאוד להתנבא, אבל אנחנו צריכים להריץ תסריטים שונים ולהבין כיצד צריכה ישראל לנהל את הסיכונים והסיכויים. מסביב למחשוב הקוונטי, אם יצליח, יצמח אקוסיסטם שלם הכולל כתיבת תוכנה, תקשורת, וריפיקציה, זיכרונות וסייבר. האקוסיסטם הזה מתפתח היום, ואם לא ניכנס למרוץ לא נהיה שם כאשר המחשוב הקוונטי יפרוץ".

במקביל זיהו גם בות"ת את חשיבות התחום, והוא נבחר כאחד מבין ארבעה שטחי עדיפות של הוועדה. בתוך תחום הטכנולוגיות הקוואנטיות עצמו, נבחרו חמישה תחומי מיקוד (ראו מסגרת). "אנחנו מדינה קטנה, אפשר לזוז יחסית מהר, והיכולת להזיז אותה מספיק מוקדם קיימת", אומר שגב, "לעולם לוקח זמן לזוז, אבל צריך לזכור שהוא כבר התעורר".

מחסור בסטודנטים, בחוקרים ובתשתיות

ואכן, כשמסתכלים על הנעשה בעולם, מתרבים הסימנים לכך שמרוץ החימוש בתחום המחשוב הקוונטי נמצא בעיצומו. סין כבר הודיעה כי תשקיע 11 מיליארד דולר במתקן מחקר, ואילו האיחוד האירופי ישקיע בתחום כמיליארד דולר בעשור הקרוב. גם ארה"ב חזק בתמונה, הן ברמה הממשלתית - בחודש שעבר הוצגה תוכנית להקמת קונסורציום למחקר קוונטים שיפעל תחת משרד ההגנה - והן במחקרים פרטיים הנערכים בחברות כמו IBM, גוגל ומיקרוסופט, שמתחרות על ההובלה מול עליבאבא הסינית. "הסיבה שגוגל, לדוגמה, נמצאת במרוץ הזה, היא כנראה שהם מאמינים שמחשוב קוונטי יהיה קריטי לבינה מלאכותית ולביג דאטה", אומר סיון.

בישראל, ברמה הממשלתית, אנחנו עדיין בשלב הדיונים. בסוף מאי הודיע נתניהו בכנס לשרי מדע בירושלים כי יכריז בקרוב על "התוכנית הטכנולוגית המדעית להעצמת ביטחון ישראל". בין השאר הוא אמר כי "התוכנית המהפכנית תקדם את ישראל בטכנולוגיה קוונטית. התחום הזה חיוני למודיעין הישראלי ולהבטחת עליונותו. לפני כמה שנים הודעתי שאנחנו נהפוך את ישראל למעצמת סייבר. היו ששאלו מה זה סייבר, אחר כך היו כאלה שלא האמינו שאנחנו נהפוך למעצמה. היום כולם מבינים את חשיבותו. מה שאנחנו מדברים עליו פה היום הוא קידומה של ישראל כגורם עולמי בחישוב קוונטים. תזכרו את המונח הזה".

מי שתוביל את התוכנית תהיה ועדה מיוחדת, שבראשה יעמדו פרופ' יצחק בן ישראל וד"ר אביתר מתניה, שעד תחילת השנה עמד בראש מערך הסייבר הממשלתי. השניים מתכוונים לשכפל את המהלך שהחלו יחדיו לפני כעשור במטרה להפוך את ישראל למעצמת סייבר. אלא שהוועדה תבחן טכנולוגיות נוספות לצד מחשוב הקוונטים, ובראשן הבינה המלאכותית, ולא ברור מה יהיה סדר העדיפויות שייקבע.

בקמפוסים, לעומת זאת, כבר העלו את המחקר הקוונטי לראש סדר העדיפויות: ות"ת קבעה שפיתוח תשתית המחקר הוא אחד מיעדי האקדמיה המרכזיים. לפי נתוני ועדת ההיגוי שהוקמה כדי לגבש תוכנית לאומית בתחום, כיום פעילים קרוב ל-800 חוקרים בתחומי הקוונטום בישראל, רבים מהם מצטיינים ברמה הבינלאומית.

בטכניון הוקם מרכז הקוונטום למדע, חומרים והנדסה בתרומה של 50 מיליון דולר מקרן הלן דילר. לצדו קמו מרכזים גם באוניברסיטה העברית, בבן גוריון, בבר-אילן ובמכון ויצמן, ובהמשך יצטרפו אליהם מוסדות נוספים. האוניברסיטאות מתכננות לגייס סגל אקדמי חדש, לרכוש ולשדרג תשתיות מחקר גדולות ולפתח תוכניות הכשרה ותמיכה בסטודנטים לתארים מתקדמים.

אלא שהתמונה לא ורודה עד כדי כך. ועדת ההיגוי זיהתה שיש מעט מדי תלמידי הנדסה שלומדים או עוסקים בחקר הקוונטום, מחסור בתלמידי מחקר ובפוסט-דוקטורנטים בחו"ל, קושי בגיוס סגל טכני איכותי, מחסור בתשתיות מחקר מתאימות ומעורבות נמוכה של התעשייה הישראלית, מה שמוביל להיעדר מימון ופיתוח טכנולוגיות בתחום במגזר העסקי.

הפוליטיקה של המחשוב הקוונטי

בתחילת החודש חשף "גלובס" את ההבטחה של ראש הממשלה בנימין נתניהו להקציב 300 מיליון שקל כתקציב ראשוני לפיתוח המחקר הקוונטי בישראל - כשני שלישים מהם לטכניון ושליש נוסף למכון ויצמן. ההצהרה נאמרה על-ידי ראש הממשלה במפגש שקיים לפני מספר חודשים עם ראשי תעשיית ההייטק בישראל, אך נותרה חשאית. הפרסום עורר סערה במנגנון הממשלתי ובמנגנון האקדמי גם יחד: ההבטחה, מתברר, נעשתה ללא ידיעת משרד האוצר ולא עברה עדיין תהליכי אישור רשמיים.

וכך התבשר הטכניון שהוא עתיד לקבל תקציב של כ-200 מיליון שקל עם משימה מוגדרת: פיתוח מחשב קוונטי. משמחת ככל שתהיה, הבשורה הזו גרמה כמה בעיות: האחת, שבאוניברסיטאות האחרות שעוסקות בחקר הקוונטום לא הבינו מדוע הטכניון גרף את קופת הזהב הזו אליו. השנייה היא שמשימת פיתוח המחשב הקוונטי נדונה בטכניון והוחלט שלא לעסוק בה לעת עתה. ייתכן שהבטחת ראש הממשלה שיבשה את מהלך העניינים המוסדר כל כך שיזמה האקדמיה, ושמדובר במצב שבו הפרה רוצה להיניק יותר משהעגל רוצה לינוק.

בעוד שבכנס בירושלים אמר נתניהו כי הממשלה מתכוונת להשקיע במחשוב הקוונטי בהיקף דומה להשקעה בסייבר, כלומר מיליארדים, דווקא האוניברסיטאות מציבות כרגע דרישות צנועות יותר. ועדת ההיגוי המליצה על תקציב של 600 מיליון שקל על פני חמש שנים להפעלת תוכנית לאומית בשיתוף משרד ראש הממשלה, משרדי ממשלה נוספים, מערכת הביטחון והתעשייה. עיקר התקציב, 430 מיליון שקל, ישמש לתמיכה במרכזי המחקר, לקליטת אנשי סגל חדשים ולהקמת מעבדות. 100 מיליון שקל יוקצבו לקרן שתעניק תקציבים לחוקרים מצטיינים, והשאר לפעילויות נוספות.

בינתיים קופת הפרויקט מכילה 250 מיליון שקל בלבד, 200 מיליון שקל נוספים הובטחו על ידי ות"ת והציפייה היא ל-150 מיליון שקל נוספים שיגיעו מהממשלה. אבל אם יתממשו הצהרות ראש הממשלה, יכול להיות שהתוכנית השמרנית של האקדמיה תחזור לשולחן השרטוטים ותהפוך שאפתנית הרבה יותר.

"האקדמיה יודעת לבנות את התשתית האנושית", אומר סיון, "לייצר קניין רוחני, אפילו סטארט-אפים. אבל כוח אדם שנכנס היום לצינור ייצא מיומן רק בעוד שמונה שנים. אתה צריך לשנות את התואר הראשון, השני והשלישי, לאפשר להם לעשות מחקר, לשלוח אותם לפוסט דוקטורט ושיחזרו ממנו. מכאן הדחיפות. אם לא נוציא לדרך את המיירטים, לא נפגע במטוס. הוא יחלוף".

הצורך בתמיכה ממשלתית, אומר פרופ' אייזנשטיין, נובע גם מהקושי לגייס תרומות חיצוניות למחשוב הקוונטי. "זה לא פשוט להסביר את הקוונטום לאיזה אמריקאי עשיר, חכם ככל שיהיה. הוא רוצה את הסיפור של הפקולטה לאווירונאוטיקה, שהוקמה בשנים שאנשים בישראל קנו אוכל עם תלושים. עם המשאבים הנכונים וההכוונה הנכונה, ועם נתינת משקל נכון לאקדמיה ולתעשייה, אנחנו יכולים להצליח. איך הצלחנו בטכנולוגיות מים? כי התחלנו מוקדם, המשאבים הוקצו בצורה נכונה ואנשים היו מסורים לעניין. זה חייב לקרות גם בשטח של המחשוב הקוונטי. גם בו נוכל להיות 8 מיליון איש שמוליכים את העולם". 

 חוקרים את הלא נודע