นักวิทยาศาสตร์ นักข่าว และผู้ประกอบการกว่า 300 คนที่รวมตัวกันที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์ในซิลิคอนแวลลีย์ในแคลิฟอร์เนียเมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ ได้เห็นชายคนหนึ่งไขปริศนาซูโดกุบนแล็ปท็อป คุณอาจถามว่าทำไมพวกเขาถึงรำคาญ เหตุผลก็คือ เห็นได้ชัดว่าปริศนาไม่ได้ถูกไขโดยแล็ปท็อป แต่โดยคอมพิวเตอร์อีกเครื่องที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตซึ่งนั่งอยู่ในห้องแล็บในแวนคูเวอร์
คอมพิวเตอร์
เครื่องที่สองนี้ไม่ใช่อุปกรณ์ดิจิทัลทั่วไป แต่ตามที่บริษัท ดำเนินการสาธิต ระบุว่าเป็น “คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงพาณิชย์เครื่องแรกของโลก” หาก ซึ่งแยกตัวออกมาจากมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบียในปี 1999 ได้สร้างอุปกรณ์ดังกล่าวขึ้นมาจริงๆ มันคงจะสร้างความก้าวหน้าครั้งใหญ่ ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา
ผู้มีจิตใจที่เฉียบแหลมที่สุดในวงวิชาการและอุตสาหกรรมได้พยายามสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่สามารถใช้ประโยชน์จากกฎแปลกๆ ของกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อให้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกอย่างมากเมื่อใช้งานบางประเภท การคำนวณ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์เหล่านี้
ได้สร้างต้นแบบดั้งเดิม แต่พวกเขาก็ยังอยู่ห่างจากการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประโยชน์อย่างน้อยหนึ่งทศวรรษ เช่น ความยากลำบากในการจัดการระบบควอนตัมที่ละเอียดอ่อนโดยไม่ทำลายพวกเขาในกระบวนการ อาจไม่แปลกใจเลยที่สื่อแสดงปฏิกิริยาอย่างกระตือรือร้นต่อการสาธิต
โดยประกาศว่า “ชาวแคนาดาชนะการแข่งขันเพื่อสร้าง ‘ซูเปอร์คอมพิวเตอร์'” เพื่ออ้างอิงพาดหัวข่าวหนึ่ง แต่การพัฒนาเป็นทั้งหมดที่เกิดขึ้นจริงหรือไม่? เนื่องจากลักษณะการสาธิตที่ลึกลับเล็กน้อยและขาดข้อมูลทางเทคนิค นักวิทยาศาสตร์หลายคนในสาขานี้จึงยังคงไม่เชื่ออย่างมาก
นักวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่รัฐแคลิฟอร์เนีย เป็นหนึ่งในนั้น “ดูเหมือนว่าจะใช้เอฟเฟกต์ควอนตัมบางอย่างในเครื่องของมัน” เขากล่าว “แต่ยังไม่ชัดเจนว่ามีคอมพิวเตอร์ควอนตัม”ภายในกลุ่มดาวนายพรานคอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ประโยชน์จากความสามารถของระบบควอนตัมในการดำรงอยู่
ในสองสถานะ
ในเวลาเดียวกัน แทนที่จะใช้บิตซึ่งเป็น 1 หรือ 0 พวกเขาใช้ qubits ซึ่งสามารถซ้อนทับได้ทั้ง 1 และ 0 พร้อมกัน แนวคิดคือหากคอมพิวเตอร์ควอนตัมมี ดังกล่าว ก็จะสามารถรวมกันหรือ “พันกัน” เพื่อแทนค่า 2 Nในเวลาเดียวกัน โดยการประมวลผลแต่ละค่าเหล่านี้พร้อมกัน คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำงาน
ได้เร็วกว่าเครื่องเดิมแบบทวีคูณ นักวิจัยได้สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขั้นพื้นฐานซึ่งประกอบด้วยควอบิตไม่มาก โดยใช้สถานะควอนตัมของระบบไมโครสโคปต่างๆ รวมถึงไอออนที่ถูกจำกัดด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า อะตอมที่เป็นกลาง โฟตอน และชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กที่รู้จักกันในชื่อควอนตัมดอท
อย่างไรก็ตาม D-Wave ได้สร้าง 16 qubits ในเครื่องของมัน ซึ่งเรียกว่า Orion จากลูปของไนโอเบียมตัวนำยิ่งยวด ข้อได้เปรียบของการใช้วัสดุตัวนำยิ่งยวดก็คือ พวกมันต่างจากอะตอมและโฟตอนตรงที่พวกมันเป็นวัตถุขนาดมหึมาที่สามารถประดิษฐ์และจัดการโดยใช้เทคโนโลยีไมโครชิปทั่วไป
คู่ของอิเล็กตรอนภายในตัวนำยิ่งยวด ซึ่งทำให้มีความต้านทานเป็นศูนย์ต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนด ล้วนอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกัน ดังนั้นจึงมอบคุณสมบัติควอนตัมให้กับตัวนำยิ่งยวดโดยรวม แต่ละคิวบิตของ Orion มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 µm และชิปที่ติดตั้งมีขนาด 5 มม. x 5 มม.
(ในทางตรงกันข้าม ทั้งระบบ รวมทั้งอุปกรณ์ทำความเย็น มีปริมาตรประมาณ 45 ม. 3 ) กระแสภายใน qubits ของ Orion สามารถไหลเวียนตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิการอบลูป หรือทั้งสองทิศทางผสมกัน ซึ่งสอดคล้องกับ 0, 1 หรือการวางซ้อนของค่าทั้งสอง ค่าของแต่ละ qubit ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง
ถูกกำหนด
โดยพารามิเตอร์ที่ควบคุมได้สามตัว “อคติ” ของแต่ละ qubit ที่มีต่อ 1 หรือ 0; การมีเพศสัมพันธ์ระหว่าง qubits ที่อยู่ใกล้เคียง (เช่น กระแสของพวกมันต้องการจัดตำแหน่งหรือไหลเวียนในทิศทางตรงกันข้าม); และอุปสรรคด้านพลังงานระหว่างสถานะ qubit ต่างๆ (ซึ่งสามารถเอาชนะได้ด้วยการขุดอุโมงค์ควอนตัม)
ในการคำนวณ Orion จะถูกทำให้เย็นลงเป็นครั้งแรกเพียง 0.01 K เพื่อลดสัญญาณรบกวนทางความร้อนให้เหลือน้อยที่สุดจนสามารถทำลายสถานะควอนตัมได้ เมื่อเริ่มต้น qubits เป็นค่าเดียวกัน พารามิเตอร์ทั้งสามจะถูกปรับผ่านคำแนะนำที่อยู่ในอัลกอริทึมที่ป้อนไปยังคอมพิวเตอร์
เมื่อทำการปรับเปลี่ยนทั้งหมดแล้ว และระบบเข้าสู่สถานะเสถียร คำตอบของการคำนวณคือตัวเลขดิจิทัล 16 บิตที่กำหนดโดยค่าสุดท้ายของคิวบิต ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาประเภทหนึ่งที่เรียกว่า “NP-hard” ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเกี่ยวข้องกับการค้นหาค่าต่ำสุดหรือสูงสุดของฟังก์ชันบางอย่าง
(เช่น การจับคู่โมเลกุลทางชีวภาพกับโมเลกุลอื่น ซึ่งหมายถึงการเพิ่มความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างให้ได้มากที่สุด) ปัญหาดังกล่าว “แก้ยาก” เพราะเวลาที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกต้องแก้ปัญหานั้นเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามขนาดของชุดข้อมูลที่เกี่ยวข้อง ความสวยงามของ Orion คือโดยหลักการแล้ว
มันไม่ได้ค้นหาคำตอบผ่านการกระทืบจำนวนเดรัจฉาน แต่ด้วยการยอมให้กฎของกลศาสตร์ควอนตัมกำหนดค่าที่เสถียรที่สุดของแต่ละคิวบิต เมื่อพิจารณาจากแรงที่แข่งขันกันของอคติและการต่อพ่วง นักฟิสิกส์ ผู้ก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยี “เรากำลังใช้ประโยชน์จากศักยภาพ
สิ่งที่จับต้องได้ บริษัทเล็กๆ แห่งนี้จัดการทำบางสิ่งที่ดูเหมือนกลุ่มวิจัยอื่น ๆ ทั้งหมดจะหลบเลี่ยงได้อย่างไร คำตอบคือ ไม่ใช่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีคุณสมบัติครบถ้วน แทนที่จะเป็นสิ่งที่เรียกว่า “คอมพิวเตอร์ควอนตัมอะเดียแบติก” ซึ่งยังคงอยู่ในระดับพลังงานที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในทุกจุด
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
