ซื้อกลับบ้านที่สำคัญ
- อุปกรณ์กลไกอย่างง่ายเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดความก้าวหน้าล่าสุดในการคำนวณควอนตัม
- นักวิจัยจาก Stanford ได้คิดค้นเทคนิคการคำนวณโดยใช้อุปกรณ์เสียงที่ควบคุมการเคลื่อนไหว
- การคำนวณควอนตัมมีความก้าวหน้าอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการสาธิตสิ่งที่เรียกว่าอำนาจสูงสุดของควอนตัม
Agnetta Cleland
คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริงอาจเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้นด้วยการวิจัยใหม่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากอุปกรณ์กลไกธรรมดา
นักวิจัยมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดอ้างว่าได้พัฒนาอุปกรณ์ทดลองที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีฟิสิกส์ควอนตัมในอนาคต เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์อคูสติกที่ควบคุมการเคลื่อนไหว เช่น ออสซิลเลเตอร์ที่วัดการเคลื่อนไหวในโทรศัพท์ มันเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามที่เพิ่มขึ้นในการควบคุมพลังที่แปลกประหลาดของกลศาสตร์ควอนตัมสำหรับการคำนวณ
"ในขณะที่บริษัทจำนวนมากกำลังทดลองกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบัน แอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริงนอกเหนือจากโครงการ 'การพิสูจน์แนวคิด' อาจอยู่ห่างออกไป 2-3 ปี" Yuval Boger หัวหน้าเจ้าหน้าที่การตลาดของบริษัทควอนตัมคอมพิวเตอร์ Classiq กล่าวกับ Lifewire ใน สัมภาษณ์ทางอีเมล "ในช่วงหลายปีที่ผ่านมานี้ จะมีการเปิดตัวคอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ขึ้นและมีความสามารถมากขึ้น และจะนำแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ที่อนุญาตให้ใช้ประโยชน์จากเครื่องที่จะเกิดขึ้นเหล่านี้ได้"
บทบาทของระบบเครื่องกลในคอมพิวเตอร์ควอนตัม
นักวิจัยที่สแตนฟอร์ดกำลังพยายามนำประโยชน์ของระบบกลไกลงมาที่ระดับควอนตัม จากผลการศึกษาล่าสุดของพวกเขาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature พวกเขาบรรลุเป้าหมายนี้โดยการรวมออสซิลเลเตอร์ขนาดเล็กเข้ากับวงจรที่สามารถจัดเก็บและประมวลผลพลังงานในรูปแบบ qubit หรือ 'บิต' ของควอนตัม qubits สร้างเอฟเฟกต์เชิงกลของควอนตัมที่สามารถขับเคลื่อนคอมพิวเตอร์ขั้นสูง
วิธีการทำงานของความเป็นจริงในระดับกลไกควอนตัมนั้นแตกต่างจากประสบการณ์มหภาคของโลกอย่างมาก
"ด้วยอุปกรณ์นี้ เราได้แสดงขั้นตอนต่อไปที่สำคัญในการพยายามสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมและอุปกรณ์ควอนตัมที่มีประโยชน์อื่น ๆ ตามระบบกลไก" Amir Safavi-Naeini ผู้เขียนอาวุโสของหนังสือพิมพ์กล่าวใน ข่าวประชาสัมพันธ์ "เราต้องการสร้างระบบ 'เครื่องกลควอนตัมเครื่องกล' เป็นหลัก"
การผลิตเครื่องจักรขนาดเล็กต้องใช้ความพยายามอย่างมาก ทีมงานต้องทำส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ด้วยความละเอียดระดับนาโนเมตรและใส่ลงในชิปคอมพิวเตอร์ซิลิกอนสองตัว จากนั้นนักวิจัยจึงทำแซนวิชชนิดหนึ่งที่ติดชิปทั้งสองเข้าด้วยกัน ดังนั้นองค์ประกอบบนชิปด้านล่างจึงหันไปทางครึ่งบน
ชิปด้านล่างมีวงจรตัวนำยิ่งยวดอลูมิเนียมที่สร้างคิวบิตของอุปกรณ์ การส่งคลื่นไมโครเวฟเข้าไปในวงจรนี้จะสร้างโฟตอน (อนุภาคของแสง) ซึ่งเข้ารหัสข้อมูลจำนวนหนึ่งในเครื่อง
ต่างจากอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไปซึ่งเก็บบิตเป็นแรงดันไฟฟ้าแทนค่า 0 หรือ 1 คิวบิตในอุปกรณ์กลไกควอนตัมยังสามารถแสดงชุดค่าผสมของ 0 และ 1 พร้อมกันได้ ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการซ้อนทับทำให้ระบบควอนตัมออกจากสถานะควอนตัมหลายสถานะพร้อมกันจนกว่าระบบจะถูกวัด
"วิธีการทำงานของความเป็นจริงในระดับกลไกควอนตัมนั้นแตกต่างจากประสบการณ์มหภาคของโลกอย่างมาก" Safavi-Naeini กล่าว
Agnetta Cleland
ความก้าวหน้าในคอมพิวเตอร์ควอนตัม
เทคโนโลยีควอนตัมกำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว แต่ก็ยังมีอุปสรรคที่ต้องเคลียร์ก่อนที่จะพร้อมสำหรับการใช้งานจริง Itamar Sivan ซีอีโอของ Quantum Machines กล่าวกับ Lifewire ในการสัมภาษณ์ทางอีเมล
"การคำนวณด้วยควอนตัมน่าจะเป็นภาพดวงจันทร์ที่ท้าทายที่สุดที่เราอยู่ในสังคมปัจจุบัน" Sivan กล่าว "เพื่อให้ใช้งานได้จริง จะต้องมีความก้าวหน้าและการค้นพบครั้งสำคัญในหลายชั้นของสแต็กคอมพิวเตอร์ควอนตัม"
ปัจจุบันคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีเสียงหลอกหลอนซึ่งหมายความว่าเมื่อเวลาผ่านไป qubits มีเสียงดังมากจนเราไม่มีทางเข้าใจข้อมูลที่อยู่ในนั้น และมันก็ไร้ประโยชน์ Zak Romaszko วิศวกรที่มี บริษัท Universal Quantum กล่าวในอีเมล
"ในทางปฏิบัติ หมายความว่าอัลกอริธึมสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมถูกจำกัดเวลาหรือจำนวนการดำเนินการเพียงเล็กน้อยก่อนจะเกิดความล้มเหลว" Romaszko กล่าว "ยังไม่ชัดเจนว่าระบอบการปกครองที่ส่งเสียงดังนี้จะให้ผลลัพธ์ที่ใช้งานได้จริงหรือไม่ แม้ว่านักวิจัยหลายคนเชื่อว่าการจำลองสารเคมีพื้นฐานอยู่ไม่ไกลเกินเอื้อม"
การคำนวณควอนตัมมีความก้าวหน้าอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการสาธิตสิ่งที่เรียกว่า 'อำนาจสูงสุดของควอนตัม' ซึ่งคอมพิวเตอร์ควอนตัมดำเนินการตามที่ผู้เขียนอ้างว่าจะใช้เครื่องปกติประมาณ 10,000 ปีให้แล้วเสร็จ "มีการถกเถียงกันว่าคอมพิวเตอร์ปกติจะใช้เวลานานขนาดนั้นหรือไม่ แต่ก็ยังเป็นการสาธิตที่น่าทึ่ง" Romaszko กล่าว
เมื่อปัญหาทางเทคนิคได้รับการแก้ไขแล้ว Sivan คาดการณ์ว่าภายในเวลาไม่กี่ปี คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเริ่มส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อทุกอย่างตั้งแต่การเข้ารหัสไปจนถึงการค้นพบวัคซีน"ลองนึกภาพว่าการระบาดใหญ่ของโควิด-19 จะแตกต่างออกไปอย่างไรหากควอนตัมคอมพิวเตอร์สามารถช่วยค้นพบวัคซีนได้ในเวลาเพียงเสี้ยววินาที" เขากล่าว