หนึ่งในความท้าทายทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญในยุคของเราคือการแข่งขันเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประโยชน์เครื่องแรก นักฟิสิกส์และวิศวกรหลายพันคนเข้าร่วมในเรื่องนี้ IBM, Google, Alibaba, Microsoft และ Intel กำลังพัฒนาแนวคิดของตน อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังจะเปลี่ยนโลกของเราอย่างไร และเหตุใดจึงสำคัญมาก
ลองนึกภาพสักครู่: คอมพิวเตอร์ควอนตัมเต็มรูปแบบได้ถูกสร้างขึ้น มันกลายเป็นองค์ประกอบที่คุ้นเคยและเป็นธรรมชาติของชีวิตเรา ปัจจุบันมีการพูดถึงการคำนวณแบบคลาสสิกที่โรงเรียนในบทเรียนประวัติศาสตร์เท่านั้น ลึกเข้าไปในห้องใต้ดินที่หนาวเย็น เครื่องจักรอันทรงพลังทำงานบนคิวบิตเพื่อขับเคลื่อนหุ่นยนต์อัจฉริยะเทียม พวกเขาปฏิบัติงานที่อันตรายและน่าเบื่อหน่ายทั้งหมด เมื่อเดินผ่านสวนสาธารณะ คุณจะมองไปรอบๆ และเห็นหุ่นยนต์ทุกชนิด สิ่งมีชีวิตคล้ายมนุษย์พาสุนัขไปเดินเล่น ขายไอศกรีม ซ่อมสายไฟ และกวาดพื้นที่ บางรุ่นใช้แทนสัตว์เลี้ยง
เรามีโอกาสเปิดเผยความลับทั้งหมดของจักรวาลและมองเข้าไปในตัวเรา ยาก้าวไปสู่ระดับใหม่ - มีการพัฒนายาที่เป็นนวัตกรรมใหม่ทุกสัปดาห์ เราสามารถคาดการณ์และระบุได้ว่าทรัพยากรที่ขาดแคลน เช่น ก๊าซและน้ำมันอยู่ที่ไหน ปัญหาภาวะโลกร้อนได้รับการแก้ไขแล้ว วิธีการประหยัดพลังงานได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม และไม่มีการจราจรติดขัดในเมืองอีกต่อไป คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่เพียงแต่ควบคุมรถยนต์หุ่นยนต์ทุกคันเท่านั้น แต่ยังรับประกันการเคลื่อนไหวอย่างอิสระอีกด้วย โดยจะติดตามสถานการณ์บนท้องถนน ปรับเส้นทาง และเข้าควบคุมจากผู้ขับขี่หากจำเป็น ยุคควอนตัมอาจมีลักษณะเช่นนี้
การตื่นทองควอนตัม
โอกาสในการสมัครใช้งานนั้นน่าทึ่งมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการลงทุนในการพัฒนาควอนตัมจึงมีการเติบโตทุกปี ตลาดคอมพิวเตอร์ควอนตัมทั่วโลกมีมูลค่า 81,6 ล้านดอลลาร์ในปี 2018 ผู้เชี่ยวชาญของ Market.us คาดการณ์ว่าภายในปี 2026 จะมีมูลค่าถึง 381,6 ล้านดอลลาร์ นั่นคือจะเพิ่มขึ้นเฉลี่ย 21,26% ต่อปีตั้งแต่ปี 2019 ถึง 2026
การเติบโตนี้ได้รับแรงหนุนจากการใช้การเข้ารหัสควอนตัมที่เพิ่มขึ้นในแอปพลิเคชันด้านความปลอดภัย และขับเคลื่อนโดยการลงทุนจากผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในตลาดคอมพิวเตอร์ควอนตัม ภายในต้นปีนี้ นักลงทุนเอกชนได้ให้ทุนแก่บริษัทเทคโนโลยีควอนตัมอย่างน้อย 52 แห่งทั่วโลก ตามการวิเคราะห์ของวารสารวิทยาศาสตร์ Nature ผู้เล่นรายใหญ่ เช่น IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel และ D-Wave Systems กำลังดิ้นรนเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริง
ใช่ ตราบใดที่เงินที่ไหลเข้ามาในพื้นที่นี้ในแต่ละปีแสดงถึงการใช้จ่ายเพียงเล็กน้อย (เทียบกับการลงทุนด้าน AI มูลค่า 2018 พันล้านดอลลาร์ในปี 9,3) แต่ตัวเลขเหล่านี้มีความสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะซึ่งยังไม่มีตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ
การแก้ปัญหาควอนตัม
คุณต้องเข้าใจว่าทุกวันนี้เทคโนโลยียังอยู่ในช่วงเริ่มต้น เป็นไปได้ที่จะสร้างเพียงต้นแบบของเครื่องควอนตัมและระบบการทดลองเดี่ยวเท่านั้น พวกเขาสามารถดำเนินการอัลกอริธึมคงที่ซึ่งมีความซับซ้อนต่ำได้ คอมพิวเตอร์ 2 ควิบิตเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นในปี 1998 และมนุษยชาติต้องใช้เวลา 21 ปีในการทำให้อุปกรณ์อยู่ในระดับที่เหมาะสม หรือที่เรียกว่า "อำนาจสูงสุดของควอนตัม" คำนี้บัญญัติโดยศาสตราจารย์ John Preskill ของ Caltech และนั่นหมายถึงความสามารถของอุปกรณ์ควอนตัมในการแก้ปัญหาได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิกที่ทรงพลังที่สุด
ความก้าวหน้าในด้านนี้เกิดขึ้นโดยบริษัท Google ในแคลิฟอร์เนีย ในเดือนกันยายน 2019 บริษัทได้ประกาศว่าอุปกรณ์ Sycamore ขนาด 53 คิวบิตของบริษัทเสร็จสิ้นการคำนวณภายใน 200 วินาที ซึ่งจะใช้เวลาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ล้ำสมัยถึง 10 ปีจึงจะเสร็จสมบูรณ์ คำกล่าวดังกล่าวทำให้เกิดความขัดแย้งมากมาย IBM ไม่เห็นด้วยกับการคำนวณดังกล่าวอย่างเด็ดขาด ในบล็อก บริษัทเขียนว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Summit จะรับมือกับงานนี้ได้ภายใน 000 วัน และสิ่งที่จำเป็นก็คือการเพิ่มความจุของดิสก์ แม้ว่าในความเป็นจริงแล้วความแตกต่างจะไม่ใหญ่โตนัก แต่ Google ก็เป็นรายแรกที่บรรลุ "อำนาจสูงสุดของควอนตัม" และนี่คือก้าวสำคัญในการวิจัยคอมพิวเตอร์ แต่ไม่มีอะไรเพิ่มเติม ความสำเร็จของ Sycamore มีไว้เพื่อการสาธิตเท่านั้น ไม่มีการใช้งานจริงและไม่มีประโยชน์ในการแก้ปัญหาที่แท้จริง
ปัญหาหลักคือฮาร์ดแวร์ แม้ว่าบิตการคำนวณแบบดั้งเดิมจะมีค่าเป็น 0 หรือ 1 แต่ในโลกควอนตัมที่แปลกประหลาด คิวบิตสามารถอยู่ในทั้งสองสถานะได้ในเวลาเดียวกัน คุณสมบัตินี้เรียกว่าการซ้อนทับ คิวบิตเป็นเหมือนลูกข่าง: พวกมันหมุนตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา เลื่อนขึ้นและลง หากคุณพบว่าสิ่งนี้น่าสับสน แสดงว่าคุณเป็นเพื่อนที่ดี Richard Feynman เคยกล่าวไว้ว่า “ถ้าคุณคิดว่าคุณเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัม คุณจะไม่เข้าใจมัน” คำพูดที่กล้าหาญจากชายผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขา... กลศาสตร์ควอนตัม
ดังนั้นคิวบิตจึงไม่เสถียรอย่างยิ่งและอาจได้รับอิทธิพลจากภายนอก รถยนต์ที่แล่นผ่านใต้หน้าต่างห้องปฏิบัติการ เสียงภายในของระบบทำความเย็น อนุภาคจักรวาลที่ลอยอยู่ - การรบกวนแบบสุ่มใดๆ ปฏิสัมพันธ์ใดๆ จะขัดขวางความซิงโครไนซ์ของพวกมัน และพวกมันจะแยกตัวออกจากกัน สิ่งนี้เป็นอันตรายต่อการคำนวณ
คำถามสำคัญสำหรับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือโซลูชันฮาร์ดแวร์ใดจากการสำรวจจำนวนมากที่จะรับประกันความเสถียรของคิวบิต ใครก็ตามที่แก้ปัญหาการเชื่อมโยงกันและทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเรื่องธรรมดาเหมือนกับ GPU จะชนะรางวัลโนเบลและกลายเป็นบุคคลที่ร่ำรวยที่สุดในโลก
เส้นทางสู่การค้า
ในปี 2011 บริษัท D-Wave Systems Inc. ของแคนาดา เป็นคนแรกที่ขายคอมพิวเตอร์ควอนตัม แม้ว่าประโยชน์จะจำกัดอยู่เพียงปัญหาทางคณิตศาสตร์บางอย่างก็ตาม และในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า นักพัฒนาหลายล้านคนจะสามารถเริ่มใช้โปรเซสเซอร์ควอนตัมผ่านระบบคลาวด์ได้ - IBM สัญญาว่าจะให้การเข้าถึงอุปกรณ์ 53 คิวบิตของตน จนถึงขณะนี้มีบริษัท 20 แห่งที่ได้รับสิทธิพิเศษนี้ภายใต้โครงการที่เรียกว่า Q Network หนึ่งในนั้นคือผู้ผลิตอุปกรณ์ Samsung Electronics, ผู้ผลิตรถยนต์ Honda Motor และ Daimler, บริษัทเคมีภัณฑ์ JSR และ Nagase, ธนาคาร JPMorgan Chase & Co. และบาร์เคลย์
บริษัทส่วนใหญ่ที่ทดลองใช้การประมวลผลควอนตัมในปัจจุบันมองว่าสิ่งนี้เป็นส่วนสำคัญของอนาคต ภารกิจหลักของพวกเขาในตอนนี้คือการค้นหาว่าอะไรใช้ได้ผลในการคำนวณควอนตัม และอะไรใช้ไม่ได้ผล และพร้อมที่จะเป็นคนแรกที่นำเทคโนโลยีเข้ามาสู่ธุรกิจเมื่อพร้อม
องค์กรขนส่ง Volkswagen ร่วมกับ D-Wave กำลังพัฒนาแอปพลิเคชั่นควอนตัม - ระบบควบคุมการจราจร โครงการใหม่นี้จะช่วยให้องค์กรขนส่งสาธารณะและบริษัทแท็กซี่ในเมืองใหญ่สามารถใช้ยานพาหนะได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และลดเวลาการรอของผู้โดยสารให้เหลือน้อยที่สุด
ภาคพลังงาน ExxonMobil และ IBM กำลังส่งเสริมการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมในภาคพลังงาน พวกเขามุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานใหม่ๆ การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ขนาดและความซับซ้อนของความท้าทายที่ภาคพลังงานต้องเผชิญนั้นอยู่นอกเหนือขอบเขตของคอมพิวเตอร์แบบเดิมในปัจจุบัน และเหมาะสมอย่างยิ่งกับการทดสอบควอนตัม
บริษัทยา Accenture Labs ร่วมมือกับ 1QBit บริษัทซอฟต์แวร์ควอนตัม ในเวลาเพียง 2 เดือน พวกเขาเปลี่ยนจากการวิจัยไปสู่การพิสูจน์แนวคิด โดยใช้แอปพลิเคชันเพื่อสร้างแบบจำลองปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลที่ซับซ้อนในระดับอะตอม ด้วยพลังของการคำนวณควอนตัม ทำให้ตอนนี้สามารถวิเคราะห์โมเลกุลที่ใหญ่ขึ้นได้ สิ่งนี้จะให้อะไรแก่สังคม? นวัตกรรมยาที่มีผลข้างเคียงน้อยที่สุด
ภาคการเงิน. เทคโนโลยีที่ใช้หลักการของทฤษฎีควอนตัมกำลังดึงดูดความสนใจของธนาคารมากขึ้นเรื่อยๆ พวกเขามีความสนใจในการประมวลผลธุรกรรม การค้า และข้อมูลประเภทอื่น ๆ โดยเร็วที่สุด Barclays และ JP Morgan Chase (กับ IBM) รวมถึง NatWest (กับ Fujitsu) กำลังดำเนินการทดลองในการพัฒนาซอฟต์แวร์เฉพาะทางอยู่แล้ว
การยอมรับจากบริษัทขนาดใหญ่ดังกล่าวและการเกิดขึ้นของผู้บุกเบิกควอนตัมที่กล้าได้กล้าเสีย บ่งบอกถึงศักยภาพในเชิงพาณิชย์ของควอนตัม เราเห็นแล้วว่าการประมวลผลควอนตัมถูกนำไปใช้กับปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริง ตั้งแต่การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานไปจนถึงการปรับเส้นทางของยานพาหนะให้เหมาะสม และที่สำคัญมูลค่าของเทคโนโลยีจะเพิ่มขึ้นตามการพัฒนา
ที่มา: will.com