อย่างน้อยก็ในทางทฤษฎีการคำนวณควอนตัมได้รับการพูดถึงมานานหลายทศวรรษ เครื่องจักรสมัยใหม่ที่ใช้กลไกที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกในการประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลที่อาจจินตนาการได้ ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ ตามที่นักพัฒนาระบุว่าการใช้งานของพวกเขาอาจเป็นเทคโนโลยีที่ซับซ้อนที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา โปรเซสเซอร์ควอนตัมทำงานในระดับสสารที่มนุษยชาติเพิ่งเรียนรู้เมื่อประมาณ 100 ปีที่แล้ว ศักยภาพของคอมพิวเตอร์ดังกล่าวมีมหาศาล การใช้คุณสมบัติแปลกประหลาดของควอนตัมจะช่วยเร่งการคำนวณ ปัญหาต่างๆ มากมายที่อยู่นอกเหนือความสามารถของคอมพิวเตอร์คลาสสิกในปัจจุบันจะได้รับการแก้ไข และไม่เพียงแต่ในสาขาเคมีและวัสดุศาสตร์เท่านั้น Wall Street ก็สนใจเช่นกัน

การลงทุนในอนาคต

CME Group ได้ลงทุนใน 1QB Information Technologies Inc. ซึ่งมีสำนักงานใหญ่ในแวนคูเวอร์ ซึ่งพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับโปรเซสเซอร์ควอนตัม นักลงทุนกล่าวว่าการประมวลผลดังกล่าวน่าจะมีผลกระทบมากที่สุดต่ออุตสาหกรรมที่ต้องจัดการกับข้อมูลที่มีความสำคัญด้านเวลาจำนวนมาก ตัวอย่างของผู้บริโภคดังกล่าวคือสถาบันการเงิน Goldman Sachs ลงทุนใน D-Wave Systems และ In-Q-Tel ได้รับทุนจาก CIA เครื่องแรกผลิตเครื่องจักรที่ทำสิ่งที่เรียกว่า "การหลอมควอนตัม" กล่าวคือ การแก้ปัญหาการปรับให้เหมาะสมในระดับต่ำโดยใช้โปรเซสเซอร์ควอนตัม Intel ยังลงทุนในเทคโนโลยีนี้แม้ว่าจะถือว่าการใช้งานเป็นเรื่องของอนาคตก็ตาม

เหตุใดจึงจำเป็น?

เหตุผลที่การประมวลผลควอนตัมน่าตื่นเต้นมากก็เนื่องมาจากการผสมผสานที่ลงตัวกับการเรียนรู้ของเครื่อง ปัจจุบันนี้เป็นแอปพลิเคชั่นหลักสำหรับการคำนวณดังกล่าว แนวคิดส่วนหนึ่งของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือการใช้อุปกรณ์ทางกายภาพเพื่อค้นหาวิธีแก้ปัญหา บางครั้งแนวคิดนี้อธิบายได้โดยใช้ตัวอย่างของเกม Angry Birds เพื่อจำลองแรงโน้มถ่วงและปฏิสัมพันธ์ของวัตถุที่ชนกัน CPU ของแท็บเล็ตจะใช้สมการทางคณิตศาสตร์ โปรเซสเซอร์ควอนตัมหันเหแนวทางนี้ไป พวกเขา "โยน" นกสองสามตัวแล้วดูว่าเกิดอะไรขึ้น นกถูกบันทึกบนไมโครชิป พวกมันถูกโยน วิถีโคจรที่เหมาะสมที่สุดคืออะไร? จากนั้นจะมีการทดสอบวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ทั้งหมดหรืออย่างน้อยก็รวมกันเป็นจำนวนมาก และคำตอบจะถูกส่งกลับ ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่มีนักคณิตศาสตร์ กฎของฟิสิกส์ทำงานแทน

มันทำงานอย่างไร?

โครงสร้างพื้นฐานของโลกของเราคือกลไกควอนตัม หากคุณดูที่โมเลกุล เหตุผลที่พวกมันก่อตัวและคงตัวก็คือปฏิกิริยาของออร์บิทัลของอิเล็กตรอน การคำนวณเชิงกลควอนตัมทั้งหมดมีอยู่ในแต่ละรายการ จำนวนของพวกมันเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามจำนวนอิเล็กตรอนจำลอง ตัวอย่างเช่น สำหรับอิเล็กตรอน 50 ตัว จะมีตัวเลือกที่เป็นไปได้คือ 2 ยกกำลัง 50 นี่เป็นเรื่องมหัศจรรย์ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณได้ในปัจจุบัน การเชื่อมโยงทฤษฎีสารสนเทศกับฟิสิกส์สามารถชี้หนทางในการแก้ปัญหาดังกล่าวได้ คอมพิวเตอร์ขนาด 50 คิวบิตสามารถทำได้

รุ่งอรุณแห่งยุคใหม่

Landon Downs ประธานและผู้ร่วมก่อตั้ง 1QBit กล่าวว่าโปรเซสเซอร์ควอนตัมคือความสามารถในการควบคุมพลังการประมวลผลของโลกใต้อะตอม ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อการได้รับวัสดุใหม่หรือการสร้างยาใหม่ มีการเปลี่ยนแปลงจากกระบวนทัศน์แห่งการค้นพบไปสู่ยุคใหม่ของการออกแบบ ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้สร้างแบบจำลองตัวเร่งปฏิกิริยาที่จะกำจัดคาร์บอนและไนโตรเจนออกจากชั้นบรรยากาศ และด้วยเหตุนี้จึงช่วยหยุดภาวะโลกร้อนได้

อยู่ในแนวหน้าของความก้าวหน้า

ชุมชนการพัฒนาเทคโนโลยีรู้สึกตื่นเต้นและกระตือรือร้นอย่างยิ่ง ทีมงานทั่วโลกในบริษัทสตาร์ทอัพ องค์กร มหาวิทยาลัย และห้องปฏิบัติการของรัฐบาลต่างแข่งขันกันเพื่อสร้างเครื่องจักรที่ใช้แนวทางที่แตกต่างกันในการประมวลผลข้อมูลควอนตัม ชิปคิวบิตตัวนำยิ่งยวดและคิวบิตไอออนที่ติดอยู่ถูกสร้างขึ้นโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์และสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา Microsoft กำลังพัฒนาแนวทางทอพอโลยีที่เรียกว่า Station Q ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อใช้ประโยชน์จากประจุลบที่ไม่ใช่ Abelian ซึ่งยังไม่ได้รับการพิสูจน์อย่างแน่ชัดว่ามีอยู่จริง

ปีแห่งการพัฒนาที่เป็นไปได้

และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น ณ สิ้นเดือนพฤษภาคม 2017 จำนวนโปรเซสเซอร์ควอนตัมที่ทำบางสิ่งบางอย่างได้เร็วกว่าหรือดีกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกอย่างเห็นได้ชัดคือศูนย์ เหตุการณ์ดังกล่าวจะสร้าง "อำนาจสูงสุดของควอนตัม" แต่ยังไม่เกิดขึ้น แม้ว่ามีแนวโน้มว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นในปีนี้ก็ตาม คนวงในส่วนใหญ่กล่าวว่าทีมโปรดที่ชัดเจนคือทีม Google ที่นำโดย John Martini ศาสตราจารย์ฟิสิกส์ของ UC Santa Barbara เป้าหมายคือการบรรลุความเหนือชั้นในการคำนวณโดยใช้โปรเซสเซอร์ 49 คิวบิต ภายในสิ้นเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2560 ทีมงานประสบความสำเร็จในการทดสอบชิป 22 คิวบิต ซึ่งเป็นขั้นตอนกลางในการแยกชิ้นส่วนซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก

มันเริ่มต้นที่ไหน?

แนวคิดในการใช้กลศาสตร์ควอนตัมในการประมวลผลข้อมูลมีมานานหลายทศวรรษแล้ว เหตุการณ์สำคัญอย่างหนึ่งเกิดขึ้นในปี 1981 เมื่อ IBM และ MIT ร่วมกันจัดการประชุมเกี่ยวกับฟิสิกส์ของคอมพิวเตอร์ นักฟิสิกส์ชื่อดังเสนอให้สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม ตามที่เขาพูด กลศาสตร์ควอนตัมควรใช้สำหรับการสร้างแบบจำลอง และนี่เป็นงานที่ยอดเยี่ยมเพราะมันดูไม่ง่ายนัก หลักการทำงานของโปรเซสเซอร์ควอนตัมนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติแปลก ๆ หลายประการของอะตอม - การซ้อนทับและการพัวพัน อนุภาคสามารถมีได้สองสถานะในเวลาเดียวกัน แต่เมื่อวัดแล้วจะปรากฏเพียงอันเดียวเท่านั้น และเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดเดาได้ว่าอันไหน ยกเว้นจากมุมมองของทฤษฎีความน่าจะเป็น เอฟเฟกต์นี้เป็นพื้นฐานของการทดลองทางความคิดของแมวของชโรดิงเงอร์ ซึ่งมีทั้งชีวิตและตายอยู่ในกล่องจนกระทั่งผู้สังเกตการณ์แอบมอง ไม่มีอะไรในชีวิตประจำวันที่ทำงานในลักษณะนี้ อย่างไรก็ตาม มีการทดลองประมาณ 1 ล้านครั้งตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 แสดงให้เห็นว่ามีการซ้อนทับกัน และขั้นตอนต่อไปคือการหาวิธีใช้แนวคิดนี้

โปรเซสเซอร์ควอนตัม: รายละเอียดงาน

บิตคลาสสิกสามารถรับค่า 0 หรือ 1 ได้ หากคุณส่งสตริงผ่าน "ลอจิคัลเกต" (และ, OR, ไม่ใช่ ฯลฯ) คุณสามารถคูณตัวเลข วาดรูป ฯลฯ ได้ ควิบิตสามารถรับค่า 0 1 หรือทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน หาก 2 คิวบิตพันกัน จะทำให้พวกมันมีความสัมพันธ์กันอย่างสมบูรณ์ โปรเซสเซอร์ควอนตัมสามารถใช้ลอจิกเกตได้ ที.เอ็น. ตัวอย่างเช่น ประตู Hadamard จะวางควิบิตให้อยู่ในสถานะซ้อนทับที่สมบูรณ์แบบ เมื่อการซ้อนทับและความพัวพันถูกรวมเข้ากับประตูควอนตัมที่วางอย่างชาญฉลาด ศักยภาพของการคำนวณระดับย่อยของอะตอมก็เริ่มเผยออกมา 2 คิวบิตช่วยให้คุณสำรวจ 4 สถานะ: 00, 01, 10 และ 11 หลักการทำงานของโปรเซสเซอร์ควอนตัมเป็นเช่นนั้นการดำเนินการเชิงตรรกะทำให้สามารถทำงานกับทุกตำแหน่งได้ในคราวเดียว และจำนวนสถานะที่ใช้ได้คือ 2 ยกกำลังของจำนวนคิวบิต ดังนั้น หากคุณสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลขนาด 50 คิวบิต ในทางทฤษฎี คุณสามารถสำรวจชุดค่าผสมทั้งหมด 1.125 พันล้านล้านในครั้งเดียวได้

คูดิต

โปรเซสเซอร์ควอนตัมในรัสเซียมีความแตกต่างกันบ้าง นักวิทยาศาสตร์จาก MIPT และ Russian Quantum Center ได้สร้าง "qudits" ซึ่งเป็นคิวบิต "เสมือน" หลายตัวที่มีระดับ "พลังงาน" ที่แตกต่างกัน

แอมพลิจูด

โปรเซสเซอร์ควอนตัมมีข้อได้เปรียบตรงที่กลศาสตร์ควอนตัมจะขึ้นอยู่กับแอมพลิจูด แอมพลิจูดมีความคล้ายคลึงกับความน่าจะเป็น แต่อาจเป็นจำนวนลบและจำนวนเชิงซ้อนก็ได้ ดังนั้น หากคุณต้องการคำนวณความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ คุณสามารถเพิ่มความกว้างของตัวเลือกที่เป็นไปได้ทั้งหมดสำหรับการพัฒนาเหตุการณ์เหล่านั้น แนวคิดเบื้องหลังการคำนวณควอนตัมคือการพยายามปรับแต่งเพื่อให้บางเส้นทางไปสู่คำตอบที่ผิดมีแอมพลิจูดเป็นบวก และบางอันมีแอมพลิจูดเป็นลบ ดังนั้นทั้งสองจึงตัดกัน และเส้นทางที่นำไปสู่คำตอบที่ถูกต้องก็จะมีแอมพลิจูดที่เฟสซึ่งกันและกัน เคล็ดลับคือการจัดระเบียบทุกอย่างโดยไม่ต้องรู้ล่วงหน้าว่าคำตอบใดถูกต้อง ดังนั้นลักษณะเอกซ์โปเนนเชียลของสถานะควอนตัม รวมกับศักยภาพของการรบกวนระหว่างแอมพลิจูดที่เป็นบวกและลบ จึงเป็นข้อได้เปรียบของการคำนวณประเภทนี้

อัลกอริทึมของชอร์

มีปัญหามากมายที่คอมพิวเตอร์ไม่สามารถแก้ไขได้ ตัวอย่างเช่น การเข้ารหัส ปัญหาคือการค้นหาตัวประกอบเฉพาะของตัวเลข 200 หลักนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย แม้ว่าแล็ปท็อปของคุณจะใช้งานซอฟต์แวร์ที่ยอดเยี่ยม แต่คุณอาจต้องรอหลายปีกว่าจะหาคำตอบได้ ความสำเร็จอีกประการหนึ่งของการคำนวณควอนตัมคืออัลกอริทึมที่ตีพิมพ์ในปี 1994 โดย Peter Shore ซึ่งปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์ที่ MIT วิธีการของเขาคือการหาตัวประกอบของจำนวนมหาศาลโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ยังไม่มี โดยพื้นฐานแล้ว อัลกอริธึมจะดำเนินการโดยชี้ไปยังพื้นที่ที่มีคำตอบที่ถูกต้อง ในปีต่อมา Shor ได้ค้นพบวิธีการแก้ไขข้อผิดพลาดทางควอนตัม จากนั้นหลายๆ คนก็ตระหนักว่านี่เป็นอีกทางเลือกหนึ่งของการประมวลผล ซึ่งในบางกรณีอาจมีประสิทธิภาพมากกว่า จากนั้นก็มีความสนใจเพิ่มขึ้นในส่วนของนักฟิสิกส์ในการสร้างคิวบิตและลอจิกเกตระหว่างพวกเขา และตอนนี้ สองทศวรรษต่อมา มนุษยชาติจวนจะสามารถสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เต็มเปี่ยม

18 มีนาคม 2558 เวลา 10:15 น

เกร็ดเล็กเกร็ดน้อยเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการเปลี่ยนแปลงชีวิตของเราหรือไม่

พวกเราหลายคนเคยได้ยินเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่ไม่ใช่ทุกคนที่รู้ว่ามันคืออะไร และที่สำคัญที่สุดคือคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ไขปัญหาอะไรได้บ้าง คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับการศึกษาอย่างแข็งขันโดยผู้ที่มีจิตใจดีที่สุดในโลกมาเป็นเวลาหลายปี มันยังปรากฏบนหน้าปกนิตยสาร Time พร้อมคำบรรยายว่า "มันสัญญาว่าจะแก้ไขปัญหาที่ยากที่สุดบางอย่างของมนุษยชาติ แต่ไม่มีใครรู้ว่ามันทำงานอย่างไร"

ขณะนี้คอมพิวเตอร์กำลังถูกวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์และบริษัทขนาดใหญ่จำนวนมาก เช่น Google, IBM, Microsoft และอื่นๆ ตามที่พวกเขากล่าวไว้ หากคอมพิวเตอร์ดังกล่าวยังสามารถสร้างขึ้นได้ มันจะเป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริง เทียบได้กับการค้นพบคอมพิวเตอร์คลาสสิก

คอมพิวเตอร์ควอนตัมและปัญหาที่ผ่านไม่ได้

คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ทำงานบนหลักการของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นสาขาฟิสิกส์ที่ซับซ้อนที่สุดอย่างถูกต้อง กลศาสตร์ควอนตัมมีต้นกำเนิดเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 และศึกษาพฤติกรรมของระบบควอนตัมและองค์ประกอบของระบบ อนุภาคควอนตัมสามารถมีได้หลายตำแหน่งและสถานะในเวลาเดียวกัน ดังนั้น ตามคำจำกัดความแล้ว กลศาสตร์ควอนตัมจึงขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปโดยสิ้นเชิง แต่อย่าเจาะลึกวิทยาศาสตร์ แต่กลับไปสู่หัวข้อหลักของเรา - คอมพิวเตอร์ควอนตัม

ในตอนต้นของศตวรรษ เป็นที่ชัดเจนว่าการใช้วงจรไฟฟ้าเพื่อสร้างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์มีขีดจำกัด และทั้งหมดก็บรรลุผลในทางปฏิบัติแล้ว ขณะนี้มนุษยชาติกำลังเผชิญกับปัญหาใหม่มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกไม่เพียงพอที่จะแก้ไข ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของปัญหาดังกล่าวคือการแยกตัวประกอบตัวเลขจำนวนมาก ระบบการเข้ารหัสส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นเพื่อจุดประสงค์นี้ สิ่งนี้อาจดูเล็กน้อย แต่ถ้าใครสามารถแยกปัจจัยจำนวนมากเป็นปัจจัยสำคัญได้อย่างรวดเร็ว ธุรกรรมในทุกธนาคารในโลกก็จะพร้อมสำหรับเขา

งานที่สำคัญอีกประการหนึ่งที่คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ไม่สามารถรับมือได้คือการสร้างแบบจำลองระบบควอนตัมและโมเลกุลดีเอ็นเอ จากข้อมูลนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นวิธีแก้ปัญหาที่น่าหวังมาก ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้และปัญหาอื่นๆ อีกมากมาย

คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานอย่างไร

คอมพิวเตอร์คลาสสิกทำงานบนทรานซิสเตอร์และชิปซิลิคอนที่ใช้รหัสไบนารี่ที่เป็นศูนย์และรหัสในการประมวลผลข้อมูล บิตเป็นหน่วยข้อมูลขั้นต่ำ มีสถานะพื้นฐานสองสถานะ: 1 และ 0 การเปลี่ยนแปลงในสถานะเหล่านี้สามารถควบคุมได้ง่าย: วัตถุสามารถอยู่ในตำแหน่งเฉพาะหรือไม่ก็ได้ นี่คือสาเหตุที่วัตถุทางกายภาพจำนวนมากในโลกภายนอกสามารถถ่ายโอนไปยังโลกเสมือนจริงได้โดยใช้การผสมผสานบิตที่ซับซ้อน การทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะขึ้นอยู่กับหลักการของการซ้อนทับ และแทนที่จะใช้บิต จะใช้ qubits (บิตควอนตัม) ซึ่งสามารถอยู่ในสถานะทุกประเภทพร้อมกัน (1 และ 0 ในเวลาเดียวกัน) ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าด้วยเหตุนี้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสำหรับปัญหาบางประเภทจะมีประสิทธิภาพมากกว่าปัญหาปัจจุบันหลายล้านเท่า มีการอธิบายอัลกอริธึมต่าง ๆ มากมายสำหรับการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมแล้วและยังมีการพัฒนาภาษาการเขียนโปรแกรมพิเศษอีกด้วย

โดยรวมแล้ว โลกใช้เทคโนโลยีควอนตัมมาเป็นเวลานานแล้ว เลเซอร์ เครื่องเอกซเรย์ และกล้องจุลทรรศน์ที่มีความไวสูงเป็นพิเศษนั้นขึ้นอยู่กับผลกระทบของมวลที่สร้างขึ้นโดยอนุภาคควอนตัมกลุ่มใหญ่หรือคลื่นที่เป็นไปตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ภารกิจหลักคือการใช้เอฟเฟกต์เหล่านี้กับอนุภาคแต่ละอนุภาค ไม่ใช่สำหรับกลุ่มโดยรวม

คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ทำอะไร?

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม พวกเขาก็กำลังมองหาแอปพลิเคชันสำหรับมันด้วย สิ่งสำคัญคือคอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะสามารถคำนวณและทำงานกับข้อมูลจำนวนมากได้ทันที

ด้วยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์ควอนตัม กระบวนการต่างๆ สามารถปรับให้เหมาะสมได้ ตั้งแต่การแพทย์ไปจนถึงวิศวกรรมเครื่องกล ตัวอย่างเช่น ผู้คนจะสามารถวินิจฉัยมะเร็งได้ในระยะเริ่มต้น หรือสร้างระบบอัตโนมัติที่ซับซ้อนมากขึ้น ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ด้วยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์ควอนตัม คุณจะสามารถแยกตัวประกอบตัวเลขจำนวนมากและจำลองโมเลกุล DNA ได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ยังมีทฤษฎีที่ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะรับมือกับปัญหาที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปไม่สามารถแก้ไขได้หรือจะใช้เวลาหลายพันปีในการคำนวณ เช่น การสร้างปัญญาประดิษฐ์หรือการค้นหาสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดในจักรวาลอื่นที่ไม่ใช่มนุษย์ ไม่ว่าในกรณีใด นักวิทยาศาสตร์ทุกคนเห็นพ้องต้องกันว่าการสร้างคอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะเป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริง บางทีอาจเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ

การแก้ไขข้อผิดพลาดเป็นปัญหาหลักของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ข้อผิดพลาดในคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแบ่งออกเป็นสองระดับหลัก ข้อผิดพลาดระดับ 1 เป็นเรื่องปกติในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง รวมถึงคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกด้วย ข้อผิดพลาดดังกล่าวรวมถึงการเปลี่ยนแปลงคิวบิตโดยไม่สมัครใจเนื่องจากสัญญาณรบกวนภายนอก (เช่น รังสีคอสมิกหรือการแผ่รังสี) ผู้เชี่ยวชาญจาก Google เพิ่งจัดการเพื่อแก้ไขปัญหานี้ เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย Julian Kelly ได้สร้างวงจรควอนตัมพิเศษขนาด 9 คิวบิตที่ใช้ค้นหาข้อผิดพลาดในระบบ คิวบิตที่เหลือมีหน้าที่จัดเก็บข้อมูล จึงรักษาข้อมูลได้นานกว่าการใช้ควิบิตตัวเดียว อย่างไรก็ตาม ปัญหาหลักยังคงอยู่ ข้อผิดพลาดระดับที่สองยังคงอยู่

Qubit นั้นไม่เสถียรโดยธรรมชาติ โดยจะลืมข้อมูลที่คุณต้องการเก็บไว้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมทันที เมื่อคิวบิตสัมผัสกับสภาพแวดล้อม การเชื่อมต่อภายในระบบควอนตัมจะหยุดชะงัก (กระบวนการถอดรหัส) เพื่อกำจัดสิ่งนี้ โปรเซสเซอร์ควอนตัมจะต้องถูกแยกออกจากอิทธิพลของปัจจัยภายนอกให้มากที่สุด ทำอย่างไร? - ยังคงเป็นปริศนาอยู่ในขณะนี้ ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า 99% ของพลังของคอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะใช้ในการแก้ไขข้อผิดพลาดและเพียง 1% เท่านั้นที่จะเพียงพอที่จะแก้ไขปัญหาใด ๆ แน่นอนว่าข้อผิดพลาดไม่สามารถกำจัดได้อย่างสมบูรณ์ แต่หากลดขนาดให้เหลือเพียงระดับหนึ่ง คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็จะสามารถทำงานได้

มนุษยชาติมีความใกล้ชิดกับการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมมากแค่ไหน?

ตอนนี้เป็นเรื่องยากมากที่จะตอบคำถามนี้ - แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ข่าวเกี่ยวกับความก้าวหน้าในพื้นที่นี้ปรากฏเป็นประจำ แต่ไม่สามารถพูดได้ว่าเป็นข่าวระดับโลก ทุกคนมีความสนใจในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม ตั้งแต่การทหารไปจนถึงบริษัทเทคโนโลยี D-Wawe ซึ่งทำงานร่วมกันอย่างแข็งขันกับ Google และ NASA อ้างว่าได้สร้างโปรเซสเซอร์ 84-qubit แต่นักวิจารณ์

คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ใช้ปรากฏการณ์ของการซ้อนทับของควอนตัมและการพัวพันของควอนตัมเพื่อส่งและประมวลผลข้อมูล คอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลที่เต็มเปี่ยมยังคงเป็นอุปกรณ์สมมุติ มีความเป็นไปได้อย่างมากในการสร้างซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาทฤษฎีควอนตัมอย่างจริงจังในด้านอนุภาคจำนวนมากและการทดลองที่ซับซ้อน การพัฒนาในพื้นที่นี้เกี่ยวข้องกับการค้นพบล่าสุดและความสำเร็จของฟิสิกส์ยุคใหม่ จนถึงปัจจุบัน มีการนำระบบการทดลองเพียงไม่กี่ระบบไปใช้จริงซึ่งดำเนินการอัลกอริธึมคงที่ซึ่งมีความซับซ้อนต่ำ

ในปี 1931 นักเขียนชาวอเมริกัน Charles Fort ได้บรรยายแนวคิดเรื่องการเคลื่อนย้ายมวลสารเป็นครั้งแรกในนวนิยายเรื่องหนึ่งของเขา ตั้งแต่นั้นมา คำว่าป้อมเริ่มถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในวรรณคดีนิยายวิทยาศาสตร์ และค่อยๆ กลายเป็นไม่เพียงแต่แนวคิดทางวรรณกรรมเท่านั้น แต่ยังเป็นแนวคิดทางวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริงด้วย ดังนั้น ทุกวันนี้มันจึงค่อยๆ กลายเป็นไม่ใช่นิยาย แต่เป็นความจริงที่แท้จริง

ยังคงเป็นความฝัน แต่ยุคของการสื่อสารควอนตัมได้มาถึงแล้ว การทดลองใหม่ที่ดำเนินการในกรุงปารีสได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าการสื่อสารควอนตัมนั้นเหนือกว่าวิธีการส่งข้อมูลแบบดั้งเดิม

“เราเป็นคนแรกที่แสดงให้เห็นถึงความเหนือกว่าของควอนตัมในการถ่ายโอนข้อมูลที่ทั้งสองฝ่ายจำเป็นต้องใช้ในการทำงานให้สำเร็จ” Eleni Diamanti วิศวกรไฟฟ้าของ Sorbonne University และผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าว