หลังจากที่ Google เปิดตัวชิปควอนตัมคอมพิวเตอร์ตัวใหม่อย่าง Willow จนทำให้หุ้นทะยานขึ้นกว่า 6% หลายคนอาจจะยังสงสัยว่าชิปตัวควอนตัมคืออะไร จะเปลี่ยนไลฟ์สไตล์การใช้ชีวิตของคนไปมากน้อยแค่ไหน และนอกจาก Google แล้วยังมีคู่แข่งเจ้าไหนที่เข้ามาอยู่ในตลาดบ้าง!
ชิปควอนตัมคอมพิวเตอร์ ( quantum computer chip ) คือ ฮาร์ดแวร์ที่จะใช้เป็นส่วนสำคัญในการประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อน ประมวลได้เร็วขึ้น ปลอดภัยมากขึ้น โดยเฉพาะในด้านเทคโนโลยีของโลกในปัจจุบันที่มุ่งไปสู่การใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เป็นสำคัญ ซึ่งจะทำให้สามารถประมวลผลได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลก ณ ขณะนี้กว่าหลายล้านเท่า ที่หมายถึงหลายล้านเท่าจริงๆ!
อย่างไรก็ตามประโยชน์ของชิปควอนตัมคอมพิวเตอร์ มีอยู่ในหลายแง่มุม เช่น
สามารถคำนวณสิ่งที่ซับซ้อน ชิปควอนตัมสามารถทำการคำนวณที่มีความซับซ้อนได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป เช่น การหาค่าทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณจำนวนมหาศาลในวิทยาศาสตร์คำนวณ
การจำลองโมเลกุลและเคมี ชิปควอนตัมสามารถใช้ในการจำลองปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อน ซึ่งสามารถช่วยในการค้นหาวัสดุใหม่ๆ หรือยาใหม่ๆ ในการรักษาโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ความปลอดภัยในการเข้ารหัส คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยีการเข้ารหัสใหม่ๆ ที่ทนทานต่อการโจมตีจากคอมพิวเตอร์ในอนาคต โดยเฉพาะจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถถอดรหัสระบบเข้ารหัสเดิมได้
การปรับปรุงการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจช่วยในการพัฒนาระบบการเรียนรู้ของเครื่องในรูปแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น การจำแนกรูปภาพหรือการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่
จากประโยชน์ที่กล่าวมานี้ จะสามารถนำชิปควอนตัมไปใช้งานในหลายภาคส่วน เช่น
เกษตรกรรม
- การจำลองและวิจัยพืชพันธุ์ใหม่ คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้ในการจำลองโครงสร้างทางเคมีและพันธุกรรมของพืช ซึ่งช่วยให้สามารถพัฒนาพันธุ์พืชที่ทนทานต่อโรคและภัยพิบัติได้เร็วขึ้น และสามารถปรับปรุงผลผลิตได้ในระยะเวลาอันสั้น
- การจัดการทรัพยากร ชิปควอนตัมสามารถคำนวณและจำลองการใช้ทรัพยากรในเกษตรกรรม เช่น การใช้น้ำและปุ๋ยอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การใช้เทคโนโลยีนี้สามารถช่วยเพิ่มผลผลิตและลดการสูญเสียทรัพยากร
การแพทย์
- การจำลองโมเลกุลและการพัฒนายา ชิปควอนตัมสามารถใช้ในการจำลองปฏิกิริยาเคมีของยาและสารเคมี ซึ่งช่วยในการพัฒนาและทดสอบยาชนิดใหม่ได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
- การวินิจฉัยโรค สามารถนำไปใช้ในการพัฒนาอัลกอริธึมที่ซับซ้อนเพื่อช่วยในการวินิจฉัยโรคที่เกี่ยวข้องกับพันธุกรรมและสภาพทางการแพทย์ที่มีความซับซ้อน
การเงิน
- การพยากรณ์ตลาดการเงิน ชิปควอนตัมสามารถใช้ในการคำนวณที่ซับซ้อน เช่น การจำลองพฤติกรรมของตลาดที่มีความไม่แน่นอนสูง ซึ่งช่วยให้นักลงทุนสามารถตัดสินใจได้ดีขึ้นและเร็วขึ้น
- การบริหารความเสี่ยง การใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมช่วยในการคำนวณและประเมินความเสี่ยงที่เกิดจากปัจจัยหลายๆ ด้าน ซึ่งช่วยให้การบริหารความเสี่ยงในภาคการเงินมีความแม่นยำมากขึ้น
ภาคพลังงาน
- การพัฒนาแหล่งพลังงานใหม่ ชิปควอนตัมสามารถช่วยในการศึกษาพลังงานทดแทนใหม่ ๆ เช่น การจำลองพฤติกรรมของวัสดุที่ใช้ในการผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์หรือแบตเตอรี่
- การปรับปรุงการจัดการพลังงาน การคำนวณเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดสรรพลังงานและลดการสูญเสียพลังงานในการผลิตและการส่งผ่าน
แต่ละบริษัทพัฒนาไปถึงไหนกันแล้วบ้าง?
แน่นอนว่าชิปควอนตัมคอมพิวเตอร์ เป็นขุมทรัพย์ใหม่ที่รอให้บริษัทยักษ์ใหญ่ทางเทคโนโลยีไปค้นพบ และเป็นขุมทรัพย์ที่ยังไม่มีใครเข้าถึงมาก่อน หลายบริษัทเทคโนโลยีชั้นนำของโลกจึงแข่งขันกันพัฒนาชิปควอนตัมที่เสถียรถูกต้อง การเชื่อมต่อที่ดี การเพิ่มจำนวนคิวบิตเพื่อให้คำนวนข้อมูลที่มีขนาดใหญ่มากๆ ได้ และลดขนาดชิปลงเพื่อให้สามารถต่อยอดไปเป็นสินค้าเชิงพาณิชย์ อาทิ
IBM บริษัทยักษ์ใหญ่ที่เป็นผู้ผลิตเรื่องชิปควอนตัมคอมพิวเตอร์อย่างจริงจัง และเป็นบริษัทแห่งแรกที่นำคอมพิวเตอร์ควอนตัมไปไว้บนระบบคลาวด์ โดยแผนล่าสุดที่บริษัทตั้งเป้าในปี 2025 คือควอนตัวคอมพิวเตอร์ของตนน่าจะสามารถบรรลุความแรงระดับ 4,000 คิวบิตได้ โดยล่าสุดได้ออก IBM Condor ในวันที่ 4 ธันวาคม 2023 ซึ่งเป็น 1,121 Superconducting Qubit Quantum Processor ที่ใช้เทคโนโลยี Cross-Resonance Gate Technology ของ IBM โดยเน้นการออกแบบชิปและการเพิ่มขยายจำนวนของ Qubit โดยสามารถเพิ่มความหนาแน่นของ Qubit ได้มากถึง 50% และลดขนาดของ Hardware ส่วนอื่นๆ ที่ต้องใช้งานภายในระบบลง ด้วยประสิทธิภาพการทำงานที่ยังคงใกล้เคียงกับชิป Osprey ซึ่งมี 433 Qubit รุ่นก่อนหน้า
Microsoft Azure ให้บริการเครื่องมือและแหล่งข้อมูลครบวงจรสำหรับการคำนวณควอนตัม และกำลังพัฒนา คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถขยายขนาดได้และทนทานต่อข้อผิดพลาด โดย Azure Quantum เป็นแพลตฟอร์มที่ให้ผู้ใช้งานสามารถเข้าถึง ฮาร์ดแวร์ควอนตัม, ตัวจำลอง, และ เครื่องมือพัฒนา เพื่อทดลองใช้อัลกอริธึมควอนตัม และสำรวจศักยภาพของการคำนวณควอนตัม
ล่าสุด Microsoft ได้พัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมผ่านการร่วมมือกับ Atom Computing โดยใช้คิวบิตของอะตอมที่เป็นกลางซึ่งมีข้อดีคือสามารถจัดเรียงได้ใกล้กันมากกว่าคิวบิตชนิดอื่นๆ ทำให้สามารถเพิ่มความสามารถในการประมวลผลได้มากขึ้น นอกจากนี้ Microsoft ยังได้พัฒนาระบบ qubit virtualization ที่ช่วยตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดในการคำนวณ เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัม
Amazon ชิปควอนตัมล่าสุดของ Amazon พัฒนาขึ้นเพื่อปรับปรุงการแก้ไขข้อผิดพลาด ซึ่งเป็นความท้าทายหลักในระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัม ชิปนี้ใช้คิวบิตแบบออสซิลเลเตอร์พิเศษ ที่สามารถลดข้อผิดพลาดจากการพลิกบิตได้ถึง 100 เท่ามากกว่าการออกแบบก่อนหน้านี้ นอกจากนี้ยังทำให้กระบวนการแก้ไขข้อผิดพลาดสำหรับการพลิกเฟสง่ายขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรโดยรวมของระบบ
นอกจากนี้ในปี 2019 Amazon Web Services (AWS) ได้เปิดศูนย์การคำนวณควอนตัมที่ Caltech ซึ่งเป็นสถานที่ที่ Richard Feynmanได้เสนอแนวคิดในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ศูนย์นี้เป็นที่ตั้งของ Amazon Braket, บริการคำนวณควอนตัมที่มีการจัดการแบบเต็มรูปแบบ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงฮาร์ดแวร์ควอนตัมจากผู้ให้บริการต่างๆ เช่น IonQ, Rigetti, Oxford Quantum Circuits, QuEra รวมถึง Amazon Braket Quantum Simulator ของตัวเอง
และล่าสุด Google ได้เปิดตัวชิปควอนตัมรุ่นล่าสุด ‘Willow’ ที่สามารถประมวลผลอัลกอริทึมได้ภายในเวลาเพียง 5 นาที ในขณะที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกอย่าง Frontier ต้องใช้เวลาถึง 10 Septillion ปี หรือ 10,000,000,000,000,000,000,000,000 ปี ซึ่งยาวนานกว่าอายุของจักรวาลหลายเท่า ทีมวิจัยของ Google ยังได้คิดค้นวิธีลดข้อผิดพลาดในการประมวลผล ซึ่งถือเป็นความท้าทายที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในวงการควอนตัมคอมพิวติ้ง นอกจากนี้ยังสามารถแก้ไขปัญหาได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งผลการวิจัยล่าสุดของ Google ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature
แหล่งข้อมูล