IBM พัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ขนาด 433 qubits
เทคโนโลยีถือเป็นสิ่งที่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องอย่างก้าวกระโดด จากเดิมที่เคยเป็นเพียงเทคโนโลยีแห่งอนาคตเริ่มเข้าใกล้ความเป็นจริงในทุกวัน ล่าสุดด้วยการพัฒนาของบริษัท IBM ควอนตัมคอมพิวเตอร์ขนาด 433 qubits จึงเกิดขึ้นมาได้สำเร็จ
ปัจจุบันเทคโนโลยีควอนตัมคอมพิวเตอร์ได้รับการพูดถึงและสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ หลายประเทศต่างเริ่มทุ่มงบประมาณวิจัย เมื่อเทคโนโลยีนี้เริ่มได้รับการผลักดันให้เข้ามามีบทบาทเพิ่มขึ้นทีละนิด หลายบริษัทจึงพัฒนาระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์ให้ทรงประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ
และล่าสุด IBM ก็ได้พัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์เครื่องใหม่ขนาด 433 qubits ได้สำเร็จ
Qubits หัวใจหลักแห่งควอนตัมคอมพิวเตอร์
หลายท่านที่ติดตามข่าวสารข้อมูลของควอนตัมคอมพิวเตอร์ย่อมคุ้นเคยกับ Qubits กันไม่มากก็น้อย แต่สำหรับบางท่านอาจเกิดข้อสงสัยว่าคิวบิตนี่คืออะไร? มีความสำคัญแค่ไหน? และเหตุใดเมื่อพูดถึงควอนตัมคอมพิวเตอร์จึงมักยกคิวบิตขึ้นมาเป็นข้อพิสูจน์ เราจึงขอขยายความเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้กันสักหน่อย
Qubits คือ หน่วยเก็บข้อมูลย่อยในเชิงควอนตัม ใกล้เคียงกับหน่วยเก็บข้อมูลภายในคอมพิวเตอร์ปกติอย่าง Bit แต่ความพิเศษของคิวบิตอยู่ที่การอยู่ในสถานะ 0 และ 1 ได้พร้อมกัน จากคุณสมบัติที่อนุภาคควอนตัมหนึ่งตัวสามารถอยู่ได้หลายตำแหน่งในเวลาเดียวกัน รวมถึงการพัวพันเชิงควอนตัมซึ่งจะช่วยให้อะตอมที่อยู่คนละที่เชื่อมโยงกันโดยไม่เกี่ยวกับระยะทาง
คุณสมบัติทั้งสองนี้เองเป็นจุดเด่นสำคัญซึ่งยกระดับการทำงานของคอมพิวเตอร์ เมื่อนำมาใช้งานร่วมกับการประมวลผลรูปแบบต่างๆ จะผลักดันเทคโนโลยีให้ล้ำหน้าขึ้นแบบก้าวกระโดด เปลี่ยนแปลงความรู้ความเข้าใจของเราทั้งต่อคอมพิวเตอร์และวิทยาศาสตร์โดยสิ้นเชิง
น่าเสียดายที่การสร้างองค์ประกอบที่เอื้อต่อการทำงานของคิวบิทไม่ใช่เรื่องง่าย จำเป็นต้องใช้วัสดุตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดมาสร้างเป็น วงจรตัวนำยิ่งยวด แล้วนำไปไว้ในถังสุญญากาศ เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้ใกล้เคียง 0 เคลวิน(-273 องศาเซลเซียส) รวมถึงต้องควบคุมอุณหภูมิ ความดัน และการสั่นสะเทือนอย่างเข้มงวด เพื่อป้องความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น
อีกข้อจำกัดความยากในการพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์คือ จริงอยู่ขีดความสามารถของควอนตัมคอมพิวเตอร์แปรผันตรงตามจำนวนคิวบิทที่ติดตั้ง แต่เมื่อจำนวนคิวบิทในระบบมากขึ้น ความซับซ้อนในการใช้งานและควบคุมระบบจะเพิ่มเป็นทวีคูณ จึงต้องออกแบบอย่างละเอียดทั้งตัวอุปกรณ์และระบบ เพื่อไม่ให้อนุภาคควอนตัมหลุดจากการควบคุม
Quantum computer รุ่นใหม่ที่เร็วที่สุดในปัจจุบัน
ด้วยข้อมูลที่กล่าวไปข้างต้นเป็นเหตุให้ การเปิดตัวควอนตัมคอมพิวเตอร์เครื่องใหม่ของ IBM อย่าง Osprey เป็นเรื่องน่าทึ่ง ด้วยจำนวนคิวบิทกว่า 433 คิวบิท ทำลายสถิติล่าสุดของเครื่อง Eagle ของพวกเขาที่มีจำนวนเพียง 127 คิวบิท ถึง 3 เท่า ช่วยยกระดับขีดความสามารถของควอนตัมคอมพิวเตอร์ให้สูงขึ้นอีกขั้น
ตามข้อมูลที่ได้รับการเผยแพร่จากทีมงานเปิดเผยว่า การคำนวณเชิงควอนตัมของ Osprey มีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปแบบเทียบกันไม่ได้ ชนิดที่ต่อให้ใช้จำนวนระบบประมวลผลคลาสสิกคอมพิวเตอร์เท่ากับอะตอมทั้งจักรวาลรวมกันยังไม่มีประสิทธิภาพเทียบเท่า ทั้งหมดเป็นความสำเร็จจากการทุ่มเทพัฒนาระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์มาหลายปี
เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องรุ่นเก่าอย่าง Eagle ความสำเร็จในครั้งนี้เกิดจากสองสิ่ง หนึ่งคือการการเปลี่ยนสายเชื่อมต่อระหว่างอนุภาคกับระบบประมวลผลควอนตัมให้เป็นวัสดุใหม่ ได้รับการออกแบบมาให้มีความยืดหยุ่นสูง ช่วยให้ระบบการเชื่อมต่อมีประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่า 77%
อีกหนึ่งคืออุปกรณ์ที่คอยทำหน้าที่ควบคุมการประมวลผลด้วยชิป cryo-CMOS ด้วยรูปแบบ FinFET ขนาด 14 นาโนเมตร ถูกใช้งานด้วยอุณหภูมิราว 4 เคลวิน(-269 องศาเซลเซียส) ช่วยให้การจ่ายพลังงานสู่คิวบิทแต่ละตำแหน่งเป็นไปได้ราบรื่น ส่งผลให้ปริมาณการใช้พลังงานลดลงจาก 100 วัตต์/คิวบิท เหลือเพียง 10 มิลลิวัตต์/คิวบิท จึงช่วยเพิ่มจำนวนคิวบิทที่ถูกติดตั้งได้หลายเท่าตัว
การพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ในครั้งนี้จึงถือเป็น การพัฒนาที่ทั้งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุน นอกจากลดอัตราการกินพลังงานยังช่วยลดแผงวงจรที่ต้องใช้งานต่อควอนตัมคอมพิวเตอร์โดยรวม และจะกลายเป็นก้าวสำคัญซึ่งช่วยให้การใช้งานควอนตัมคอมพิวเตอร์ง่ายและสะดวกขึ้นในอนาคต
โดยล่าสุดทาง IBM กำลังพัฒนา Condor ควอนตัมคอมพิวเตอร์ขนาด 1,000 Qubit ซึ่งมีแผนเปิดตัวในปี 2023
ถือเป็นก้าวสำคัญแห่งวงการภายหลังจากการเปิดตัวควอนตัมคอมพิวเตอร์ขนาด 27 คิวบิท ในปี 2019 และได้รับการพัฒนาก้าวกระโดดอย่างต่อเนื่อง เมื่อรวมกับเทคโนโลยีการเข้าถึงควอนตัมคอมพิวเตอร์ผ่านระบบคลาวด์ คาดว่าในไม่ช้านี่อาจเป็นเทคโนโลยีที่แพร่หลาย และใช้งานกันทั่วไปในองค์กรที่ต้องการกำลังประมวลระดับสูงในอนาคต
นี่คงทำให้เราได้เห็นว่าควอนตัมคอมพิวเตอร์ซึ่งเป็นเทคโนโลยีแห่งอนาคต อาจไม่ได้อยู่ห่างไกลตัวอย่างที่เราคิด
ที่มา
https://www.posttoday.com/innovation/1358
https://theprincipia.co/qubits/
https://interestingengineering.com/innovation/ibm-worlds-fastest-quantum-computer