การปฏิวัติวงการคอมพิวเตอร์กำลังจะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่สิบปีข้างหน้า - แต่คำถามที่น่าสนใจก็คือ ควอนตัมคอมพิวเตอร์ (Quantum Computer) ทำงานอย่างไร, และสิ่งที่เรียกว่า "Quantum Computer" นี้ จะก่อให้เกิดประโยชน์กับเราได้อย่างไร?
มันออกจะดูห่างไกลจากความเป็นจริงจนเกือบจะเป็นเพียงแค่แนวคิดที่แทบจะเป็นไปไม่ได้ของนักอนาคตศาสตร์ แต่สิ่งที่แปลกและดูขัดแย้งกับการประมวลผลที่ต้องอาศัยปรากฏการณ์เชิงควอนตัม (Quantum Computing) ซึ่งเป็นหลักการทางฟิสิกส์นั้น กลับใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากกว่าที่คิดไว้มากมาย
เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์รูปแบบใหม่ที่อาศัยปรากฏการณ์เชิงควอนตัมในการช่วยประมวลผลข้อมูล ส่งผลให้เกิดการประมวลผลที่เร็วกว่าคอมพิวเตอร์โดยทั่วไปอย่างมหาศาล ทำให้เราได้เห็นมูลค่าการลงทุนหลายพันล้านดอลลาร์จากบริษัทยักษ์ใหญ่ที่เข้ามามีส่วนเกี่ยวข้อง และมันก็ยังเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีการเติบโตเร็วที่สุด แม้ว่ามันจะความก้าวหน้าทางด้านของนวัตกรรมที่ค่อนข้างปิดเงียบใน Tech Universe
หากจะอธิบายในรูปแบบที่ทำให้เข้าใจง่ายที่สุดนั้น Quantum Computing จะเป็นการกล่าวถึงเครื่องจักรที่ทรงพลังที่สามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลได้ในเวลาอันรวดเร็ว เนื่องจากการพึ่งพาทฤษฎีทางกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) ในแบบที่พวกเขาสร้างขึ้น
ตัวอย่างของ Quantum Computer ที่กำลังอยู่ในช่วงของการพัฒนานั่นก็คือชิปควอนตัม (Quantum Chip) ขนาด 72-Qubit ของ Google ที่มีชื่อว่า Bristlecone ซึ่งนับว่าเป็นชิปควอนตัมที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมีการประกาศมา เมื่อเทียบกับชิปของคู่แข่งรายอื่นๆ ที่มีขนาดประมาณ 50-Qubit โดยชิปดังกล่าวได้รับการเปิดเผยในงานประชุมประจำปี American Physics Society ที่ Los Angeles เมื่อเดือนมีนาคม ปี 2018 และแม้ว่ามันจะเป็นชิปที่ทรงพลัง แต่มันก็ยังไม่ได้เป็นตัวแทนของการพัฒนาแบบก้าวกระโดดที่จำเป็นในการเอาชนะคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคที่เร็วที่สุดในขณะนี้
ชิปควอนตัม อย่าง Bristlecone นั้น เป็นชิปที่ถูกสร้างขึ้นโดยโฮสต์ของบริษัทต่างๆ ซึ่งก็รวมถึงผู้นำในอุตสาหกรรม IBM และ D-Wave เพื่อใช้เป็นแบบจำลองสำหรับ Quantum Computer ในอนาคต โดยเหล่าวิศวกรต่างก็มุ่งมั่นที่จะได้เข้าไปมีส่วนร่วมในดินแดนที่ดูแปลกตาสำหรับพวกเขา รวมถึงเครื่องจักรนับแสน หรือแม้กระทั่งคิวบิตนับล้านที่เต็มไปด้วยประสิทธิภาพ มันเป็นพื้นที่ที่เทคโนโลยีมีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา เนื่องจากบริษัทเหล่านี้กำลังพยายามสร้างเครื่องมือที่ทำให้พวกเขาสามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้ภายในเวลาไม่กี่วินาที ในขณะที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปจะต้องใช้เวลาหลายทศวรรษ
อย่างไรก็ตาม เครื่องมือที่ลึกลับเหล่านี้ มักเป็นต้นเหตุให้เกิดคำถามที่ตามมาอีกมากมาย และถ้ามันใช้งานได้จริง มันจะส่งผลกระทบต่ออนาคตของเทคโนโลยีอย่างไร?
Quantum Computer ทำงานอย่างไร?
ในขณะที่คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคจะมีหน่วยย่อยที่สุดของข้อมูลที่เรียกว่า บิต (Bit) ส่วนคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมจะมีหน่วยประมวลผลที่เรียกว่า คิวบิต (Qubit) ซึ่งย่อมาจากควอนตัมบิต (Quantum bit) นั่นเอง
โดยคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคจะแทนค่าข้อมูลด้วย Bit ที่ประกอบด้วยค่า 1 หรือ 0 ทีละตัว แต่คอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมจะใช้คุณสมบัติของคิวบิตที่สามารถประมวลผลค่า 1 และ 0 ได้ในเวลาเดียวกัน หรือสิ่งที่นักฟิสิกส์เรียกกันว่า "การซ้อนทับของควอนตัม (Quantum Superposition) ด้วยค่า 1 และ 0" ซึ่งคิวบิตที่ว่านี้สามารถมีค่าได้ทั้งสองสถานะพร้อมๆ กัน
นี่ไม่ได้เป็นการกล่าวตรงๆ ว่าคิวบิตนั้นมีค่าเป็นทั้ง 1 และ 0 ได้ในเวลาเดียวกัน – แต่ก็คงไม่ใช่เรื่องที่ผิด อย่างไรก็ตามมันจะปรากฏในรูปแบบที่ชัดเจนก็ต่อเมื่อถูกเราสังเกตแล้วเท่านั้น เมื่อสถานะซ้อนทับที่เรียกว่า Superposition ถูกรบกวนจากภายนอกก็จะเกิดการยุบตัวของสถานะ (Collapses) ซึ่งคุณก็จะได้รับความน่าจะเป็นในการค้นพบความจริงที่มีค่าเป็น 1 หรือ 0 อย่างใดอย่างหนึ่ง แต่ในทางปฏิบัติแล้ววิธีนี้จะถูกนำมาใช้งานอย่างไร?
ยกตัวอย่างเช่น ในคอมพิวเตอร์ทั่วไป ถ้าเรามี 2 บิต เมื่อนำมารวมเข้าด้วยกันก็จะได้ตัวเลขเป็น 00, 01, 10 หรือ 11 และจะมีเพียงแค่หนึ่งสถานะจากสถานะเหล่านี้เท่านั้น ในช่วงเวลาหนึ่ง ส่วน Quantum Computer ที่มี 2 คิวบิต มันจะสามารถมีสถานะย่อยทั้งหมดที่เป็นไปได้ก็คือ 00, 01, 10 และ 11 ในเวลาเดียวกัน
เมื่อคิวบิตจำนวนมากทำงานควบคู่ไปกับขั้นตอนของการประมวลผล การรวมกันของสถานะที่สามารถมีอยู่ได้ในเวลาเดียวกันนั้นจะมีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ยกตัวอย่างเช่น ในเครื่องมือที่มี 3 คิวบิต เราจะได้ระบบที่อยู่ในสภาวะซ้อนทับของ 8 สถานะย่อย หรือหากเพิ่มเป็น 4 คิวบิต สถานะย่อยทั้งหมดที่เป็นไปได้ก็คือ 16 สถานะย่อย และหากเพิ่มจำนวนเป็น 32 คิวบิต สำหรับเครื่องมือที่แข็งแกร่งนั้น เราสามารถที่จะมีสถานะย่อยที่เป็นไปได้รวมทั้งหมดถึง 4.3 พันล้านสถานะย่อย ในเวลาเดียวกัน
Dr. Talia Gershon ของ IBM แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม โดยการเปรียบเทียบกับที่นั่งของแขกรอบๆ โต๊ะอาหาร ถึงความเป็นไปได้ที่จะมีที่นั่งครบทั้งสิบคนรวมถึงวิธีที่ดีที่สุดที่จะใช้ในการจัดการกับพวกเขาคืออะไร?
ในขณะที่คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคจะพยายามแก้ไขปัญหานี้ โดยการค้นหาชุดค่าผสมที่มีความเป็นไปได้ทั้งหมดตามลำดับ จากนั้นก็ทำการเปรียบเทียบพวกมัน แต่สำหรับคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมนั้น มันสามารถจำลองชุดค่าผสมได้ทั้งหมด 3.6 ล้านชุด ในเวลาเดียวกัน รวมถึงทำการค้นหาคำตอบที่ดีที่สุดในเกือบจะทันที ด้วยเหตุผลนี้ ที่ทำให้การประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing) ไม่เพียงแต่จะหมายถึง การสร้างคอมพิวเตอร์ที่ทำงานได้เร็วขึ้น แต่มันยังเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีการทำงานขั้นพื้นฐานในวิธีที่แตกต่างจากคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกอีกด้วย
ที่มา:
