รู้จัก “Quantum Computing” เทคโนโลยีที่จะมาเปลี่ยนแปลงโลกของเราในอนาคตอันใกล้

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?

อะไรที่ทำให้ Quantum Computing แตกต่างจากการประมวลผลแบบ "คลาสสิก" ?

Quantum Computing นั้นมีประวัติความเป็นมาอันยาวนาน ทั้งยังมีความเชื่อมโยงกับฟิสิกส์เชิงทฤษฎี (Theoretical Physics) อย่างเหนียวแน่น โดยเฉพาะกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) และหลังจากนั้นก็ได้มีการการวิจัยและพัฒนาสืบทอดต่อๆ กันมาเป็นเวลาหลายทศวรรษโดยนักฟิสิกส์และวิศวกร ซึ่งในขณะนี้เรามีเครื่องไม้เครื่องมือไม่มากนัก แต่มีแนวโน้มว่าเครื่องมือที่ทำหน้าที่เป็นแบบจำลอง อาจจะกลายเป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับ Quantum Computer ในอนาคตอันใกล้นี้

คอมพิวเตอร์ที่เรารู้จักกันดีนั้นส่วนใหญ่ก็มีตั้งแต่คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ (Desktop) ขนาดใหญ่ไปจนถึง iPhone X ซึ่งพวกมันต่างก็มีการทำงานในลักษณะเดียวกันโดยที่ไม่ต้องคำนึงถึงเรื่องของพลังงานหรือขนาดของพวกมัน ซึ่งคอมพิวเตอร์แบบปกติทั่วไปนั้นจะดำเนินการโดยการเก็บข้อมูลเป็นบิต (bit) ที่โดยทั่วไปจะอยู่ในรูปของ 0 หรือ 1

แต่เนื่องจากการคำนวณจะแสดงออกในรูปแบบของความสัมพันธ์แบบเชิงเส้น (Linear) - โดยการสำรวจความเป็นไปได้ในแต่ละครั้งนั้นจะมีการสำรวจตามลำดับ (Explored Sequentially) ซึ่งคอมพิวเตอร์เหล่านี้จำเป็นที่จะต้องใช้เวลาในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน ในขณะที่ Quantum Computer สามารถทำการคำนวณหลายๆ อย่างพร้อมกันได้ รวมทั้งยังสร้างผลลัพธ์ในอัตราที่เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปอย่างเทียบกันไม่ติดเลยทีเดียว

Quantum Computer แตกต่างจากคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมในแง่ที่ว่า พวกมันมีหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง กล่าวคือ ในโลกที่มีอนุภาพที่เล็กกว่าอะตอม (Subatomic World) จะมีบางปรากฏการณ์ที่แปลกและ "ขัดกับสามัญสำนึก" (Counterintuitive) ซึ่งจะไม่มีปรากฏให้เห็นในโลกแห่งวัตถุ

ยกตัวอย่างเช่น อนุภาคย่อยของอะตอม ที่เรียกว่า โฟตอน (Photon) จะมีพฤติกรรมที่เป็นทั้งอนุภาค (Particle) และเป็นคลื่น (Wave) มันสามารถอยู่ในสถานะที่มากกว่าหนึ่งสถานะในเวลาเดียวกันได้อย่างไร? เพิ่มความคิดที่ซับซ้อนเข้าไปอีกนั่นก็คือ คุณสมบัติทางกายภาพของอนุภาคย่อยของอะตอม (Subatomic Particle) นั้นไม่มีตัวตน นอกเสียจากว่าพวกเขาจะถูกสังเกตโดยตรง (Directly Observed) ในขณะเดียวกัน "การพัวพันในเชิงควอนตัม" หรือ Quantum Entanglement ก็ได้มีการอธิบายถึงวิธีที่อนุภาคสามารถสื่อสารซึ่งกันและกัน โดยไม่ต้องผ่านตัวกลาง แม้ว่าอนุภาคทั้งสองจะอยู่ห่างไกลกันแค่ไหนก็ตาม 

แน่นอนว่าหลักการเหล่านี้มันยากที่จะโน้มน้าวจิตใจของคุณให้เชื่อในเรื่องดังกล่าวได้ แม้แต่นักฟิสิกส์อย่าง Richard Feynman ที่ได้รับรางวัลโนเบล ยังได้เคยกล่าวไว้ว่า "ฉันคิดว่า ฉันสามารถพูดได้เลยว่าไม่มีใครเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics)"

แต่ไม่ว่าพวกเขาจะทำให้คุณรู้สึกอย่างไรก็ตาม นักวิจัยก็ได้พยายามสร้างลักษณะทางกายภาพของคุณสมบัติเหล่านี้ในเครื่องมือที่เราเรียกกันว่าคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม (Quantum Computer)

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

Quantum Computer มีลักษณะอย่างไร? และถูกสร้างขึ้นด้วยวิธีใด? 

มันมีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาด ระหว่างภาพซีเปียของคอมพิวเตอร์คลาสสิครุ่นแรกกับวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวแรก ที่ผสมผสานรวมกันจนกลายเป็นเครื่องมืออย่างที่เห็นในทุกวันนี้ แต่ภายใต้โครงสร้างเหล่านั้นกลับเต็มไปด้วยเทคโนโลยีสุดล้ำเกินกว่าที่คนทั่วไปจะจินตนาการได้

คิวบิตแบบเดี่ยวๆ นั้นประกอบไปด้วยสิ่งที่นักฟิสิกส์เรียกกันว่า ระบบควอนตัมเชิงกล (Quantum-Mechanical System) สองระดับ โดยอนุภาคย่อยของอะตอม (Subatomic Particle) แบบเดี่ยวๆ นั้นสามารถที่จะเปลี่ยนจากภาวะปกติ (Ground State) ไปเป็นสถานะกระตุ้น (Excited State) ซึ่งเป็นสภาพของอะตอมที่มีอิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานที่สูงกว่า เมื่อได้รับพลังงานจากภายนอก

อนุภาคที่เป็นองค์ประกอบของอะตอม จะประกอบไปด้วยโปรตอน (Proton) นิวเคลียส (Nucleus) หรือแม้แต่อิเล็กตรอน (Electron) ซึ่งแต่ละตัวจะมีค่าเทียบเท่า 1 และ 0 ได้ในเวลาเดียวกัน ยกตัวอย่างเช่น นิวเคลียส ที่แสดงให้เห็นสถานะทางควอนตัมเป็น 1 หรือ 0 ผ่านการวางตัวตามทิศของสนามแม่เหล็กที่มีทั้งแบบสปินขึ้น (Spin-up) หรือสปินลง (Spin-down)

มีหนึ่งในการทดลองที่นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้อะตอมของฟอสฟอรัสแบบเดี่ยวๆ (Single Phosphorus) ที่ถูกห่อหุ้มไว้อย่างระมัดระวังภายในชิปซิลิคอน (Silicon Chip) และติดตั้งไว้กับทรานซิสเตอร์ตัวเล็กๆ ในขณะที่เมื่อสองปีที่แล้ว MIT ก็ได้ทำการทดลองกับคิวบิตที่อาศัยการดึงเอาอิเล็กตรอนออกจากอะตอมนี้และทำให้ลอยตัวอยู่ในพื้นที่ว่างโดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

สำหรับอิเล็กตรอนที่จะใช้ในตัวอย่างนี้ ในขั้นตอนแรกนั้นมันจะต้องลอยตัวอยู่ในสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง โดยใช้แม่เหล็กที่ใช้ตัวนำยิ่งยวด (Superconducting Magnets) หรือโซลินอยด์ (Solenoid) ขนาดใหญ่ แล้วลดอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมลงจนใกล้จุดศูนย์สัมบูรณ์ (Absolute zero) เพื่อให้มีความเสถียร เนื่องจากในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิห้องอนุภาคต่างๆ ที่ใช้เป็นคิวบิตนั้น จะมีการหมุนอย่างดุเดือดระหว่างที่สปินขึ้น (Spin-up) และสปินลง (Spin-down) หรือในขณะที่มีสถานะเป็น 1 และ 0 ดังนั้น อุณหภูมิที่ 0.0015 เคลวิน (ที่อุณหภูมิต่ำกว่า -273 องศาเซลเซียส) จึงเป็นสิ่งจำเป็นต่อการจัดการกับอนุภาคเหล่านี้ ไม่ว่าจะอยู่ในสภาวะ Spin-up หรือ Spin-down

ในช่วงเวลานี้ จากสภาพแวดล้อมดังกล่าว เราสามารถนำพลังงานไปใช้กับอิเล็กตรอนได้ โดยส่งผ่านไมโครเวฟที่มีการสะท้อนความถี่ของสนามแม่เหล็ก - เพื่อบันทึกข้อมูลและเปลี่ยนจากการหมุนลง (Spin-down) เป็นหมุนขึ้น (Spin-up) หรือในทางกลับกัน

การซ้อนทับของควอนตัม (Quantum Superposition) ทำได้โดยการกระตุ้นคิวบิตด้วยพลังงานที่มีลักษณะเป็นสัญญาณพัลส์ (Pulse) แล้วก็ทำการหยุด ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงหยุดอยู่ตรงกลางอยู่ระหว่างการ Spin-down และ Spin-up โดยการซ้อนทับ (Superposition) นั้น หมายถึงวิธีการที่ทำให้คิวบิตสามารถมีหลายสถานะพร้อมกัน เพื่อประมวลผลข้อมูลและทำการคำนวณ ด้วยการอ่านข้อมูลหลังจากที่นำออกมาจากทรานซิสเตอร์ (Transistor)

เหตุผลหลักๆ ที่ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะต้องมีขนาดที่ใหญ่มากๆ แม้ว่างานส่วนใหญ่ของมันจะเป็นการจัดการกับส่วนที่มีขนาดเล็กมากๆ อย่างอนุภาคย่อยของอะตอมนั้น ก็เนื่องมาจากความจำเป็นที่จะต้องใช้เครื่องจักรที่จำเป็นในการเข้าถึงอุณหภูมิที่ต่ำจนใกล้ถึงศูนย์องศาสัมบูรณ์ (Absolute Zero) โดยใช้เทคนิค Dilution refrigerator - และเพราะเหตุนี้ จึงมีความเป็นไปได้ว่าในอนาคตอันใกล้ มนุษย์จะสามารถสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีขนาดใกล้เคียงกับสมาร์ทโฟนที่มีขนาดบางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

การประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing) ทำประโยชน์อะไรให้กับเราได้บ้าง?

แม้ว่า Quantum Computer ส่วนใหญ่จะไม่มีโอกาสได้ถูกติดตั้งให้กับกลุ่มผู้บริโภคโดยทั่วไปหรือแม้กระทั่งธุรกิจที่มีการนำเทคโนโลยีเหล่านี้เข้ามาเกี่ยวข้องในการดำเนินธุรกิจ (Business Technology) ที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น สมาร์ทโฟน หรือ คอมพิวเตอร์แบบ 2-in-1 (2-in-1 Devices) แต่นี่ก็ไม่ได้หมายความว่า คนทั่วไปอย่างเราๆ จะไม่สามารถเข้าถึงหรือแม้แต่จะใช้งานพวกมันได้

แม้ว่าจะเป็นการมีส่วนร่วมในการดำเนินการระดับสูงสุดที่ดูเหมือนว่าจะเป็นทักษะเหนือกว่าคนอื่น แต่บริษัทต่างๆ ที่มีการแข่งขันกันในด้านนี้ต่างก็มีความพยายามเป็นอย่างมากในการที่จะทำให้เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถเข้าถึงได้ โดยการรวม (Integrate) การทำงานของพวกเขาเข้ากับ Cloud Technology

ยกตัวอย่างเช่น IBM Q Experience ที่อนุญาตให้ทุกคน ไม่ว่าจะเป็นพนักงานออฟฟิศที่ต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับ Quantum Computer ไปจนถึงนักวิจัยควอนตัม โดยที่พวกเขาสามารถทดลองใช้งานเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่อยู่ในห้องปฏิบัติการวิจัยของไอบีเอ็ม (IBM Research Lab) โดยใช้แพลตฟอร์มคลาวด์ของพวกเขา ซึ่งผู้ใช้สามารถพัฒนาอัลกอริธึม (Algorithms) ของตนเองและดำเนินการทดลองได้ด้วยตนเอง

แต่อะไรคือวิธีการปฏิบัติที่จะช่วยให้เราสามารถใช้ประโยชน์จากคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมได้มากขึ้น ถ้าในเวลานั้นพวกมันจะกลายมาเป็นเรื่องที่ธรรมดามากขึ้น ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า? ซึ่งปัจจุบันนี้ก็ได้มีการใช้งานเพียงบางส่วน จากสิ่งที่เรียกว่า   "Optimisation" หรือการพยายามที่จะทำให้ได้ผลลัพธ์มากขึ้น โดยใช้ทรัพยากรเท่าเดิม, ไปจนถึงการจำลองด้านชีวการแพทย์ (Biomedical)

เนื่องจาก Quantum Computer นั้นมุ่งเน้นที่จะแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่มีความซับซ้อนเป็นอย่างมาก ดังนั้นการปรับให้เหมาะสมที่สุด (Optimisation) จึงอาจจะเป็นเรื่องที่ปกติในกลุ่มของผู้บริโภคและผู้ใช้ทางธุรกิจโดยทั่วไปที่จะต้องมีปฏิสัมพันธ์กันกับระบบดังกล่าว ผ่านทาง Remote Access Model ที่ IBM ใช้อยู่ในปัจจุบันหรือสิ่งที่คล้ายกัน

ยกตัวอย่างเช่น Dr. Talia Gershon จาก IBM ที่ใช้ตัวอย่างของแขกที่โต๊ะอาหารเย็น เพื่อหาวิธีที่ดีที่สุดในการจัดเรียงคน 10 คน เหล่านั้นรอบโต๊ะ ซึ่งเขาใช้เป็นตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบของปัญหาประเภทนี้ และอีกหนึ่งตัวอย่างก็คือ หากพนักงานขายที่จะต้องพบกับการเดินทางไปยังที่ต่าง แต่ต้องการที่จะย่นระยะเวลาในการเดินทางให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด เพื่อไปจุดหมายปลายทางที่มีมากกว่า 200 แห่ง 

การขยายความที่จะนำมาสนับสนุนใจความหลักก็อาจจะอยู่ในส่วนของ Mapping ว่าส่วนประกอบต่างๆ มีการปฏิบัติอย่างไร ตลอดจนระบบการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning Systems) ที่มีการฝึกอบรมให้มีประสิทธิภาพมากกว่าที่เราสามารถทำได้ในขณะนี้

ไม่ว่าพวกมันจะสามารถช่วยแก้ปัญหาให้เราได้หรือไม่ก็ตาม นักวิจัยต่างก็เห็นด้วยว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะยังไม่มีประสิทธิภาพมากนัก จนกว่าเครื่องมือเหล่านี้จะสามารถรองรับคิวบิตที่มีจำนวนนับพันล้านได้ - ขณะที่ยังคงรักษา Error Rate ในระดับที่ต่ำไว้ได้ ซึ่ง IBM นั้น มีแม้กระทั่งหลักเกณฑ์ที่เรียกว่า "Quantum Volume" ที่เป็นวิธีการที่จะช่วยในการตัดสินว่าชิปควอนตัม (Quantum Chip) นั้นๆ มีประสิทธิภาพมากน้อยเพียงใด โดยอาจจะต้องคำนึงถึงปัจจัยหลายๆ อย่างที่นอกเหนือจากจำนวนของคิวบิต (ซึ่งคอมพิวเตอร์ที่มีคิวบิตเยอะๆ แต่มี Error Rate ระหว่างการประมวลผลสูง ก็ไม่ควรที่จะเรียกได้ว่าเป็นคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมที่มีประสิทธิภาพ)

แม้ว่า Bristlecone จะเป็นชิปประมวลผลแบบควอนตัม ที่มีขนาดเพียง 72-Qubits แต่การวิจัยทางด้านคอมพิวเตอร์ระบบควอนตัมนั้นก็เพิ่งจะอยู่ในช่วงของการเริ่มต้นเท่านั้น ซึ่งมันก็นับว่าเป็นก้าวที่สำคัญถ้ามองย้อนกลับไปเมื่อช่วงสิบกว่าปีที่ผ่านมา และเราต่างก็คาดหวังที่จะได้เห็นการพัฒนาอย่างรวดเร็วในด้านนี้

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ทำให้ชิปของ Google มีแนวโน้มที่ดีขึ้น นั่นก็คือ Error Rate ที่ต่ำของมัน และสิ่งนี้เองที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโอกาสในการปรับขยาย (Scaling Up) คอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม ซึ่งก็ไม่น่าแปลกใจที่หลังจากนั้นบริษัทจะมองว่ามันเป็นต้นแบบ (Blueprint) สำหรับเครื่องมือที่ขยายขีดความสามารถได้ (Scalable)

ด้วยความช่วยเหลือจากอุตสาหกรรมต่างๆ ที่ให้การสนับสนุนเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ รวมถึงโอกาสในการสร้างคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมที่ดีกว่าและมีประสิทธิภาพที่มากยิ่งขึ้นในอนาคตอันใกล้ ก็ยังคงมีแนวโน้มที่สูงขึ้นเช่นกัน

IBM และ การประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing)

IBM จัดว่าเป็นผู้นำรายแรกในการทำวิจัยเกี่ยวกับควอนตัม (Quantum) และที่แผนกประมวลผลคอมพิวเตอร์แบบควอนตัม (Quantum Computing) ของ IBM Q นั้น พวกเขามีการทำงานมาโดยตลอดเวลา เพื่อให้สามารถเข้าถึงเทคโนโลยีในขอบเขตที่กว้างมากยิ่งขึ้น และมันก็ยังช่วยอธิบายให้เข้าใจในเรื่องนี้ด้วยว่าอนาคตของ Quantum Computing จะเป็นอย่างไรต่อไป

อีกหนึ่งวิธีที่จะทำให้คุณสามารถเข้าถึงเทคโนโลยีดังกล่าวนี้ได้ก็คือ การเข้าถึงผ่านส่วนขยาย Qisikit ของ IBM Q โดยโปรแกรมโอเพนซอร์ส (Open Source)  ที่จะช่วยให้นักวิจัยและนักพัฒนาสามารถสัมผัสกับความเป็นไปได้ที่ไร้ขีดจำกัดของการคำนวณแบบควอนตัม ในรูปแบบของ Python Scripts นอกจากนี้คุณยังสามารถร้องขอการทำงานร่วมกันสำหรับการโต้ตอบกับคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม  ซึ่งก็หมายความว่าคุณไม่จำเป็นต้องเป็นนักฟิสิกส์เพื่อการเข้าร่วมในครั้งนี้ และที่สำคัญ คุณยังจะได้รับประสบการณ์การเขียนโปรแกรม (Composing) บน Quantum Computer จริงๆ จากแล็ปท็อปของคุณเอง

นอกเหนือจากการพัฒนา Quantum Computers ด้วยตนเองแล้ว IBM ยังได้สร้างเครือข่ายซึ่งประกอบไปด้วยกลุ่มบริษัทและสถาบันการศึกษาต่างๆ เพื่อที่จะกระตุ้นให้มีการนำนวัตกรรมด้านคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมไปใช้ โดยเป้าหมายของเครือข่ายก็คือการเตรียมความพร้อมให้กับทุกๆ ฝ่าย ตั้งแต่ระดับนักเรียนไปจนถึง Fortune 500 ตลอดจน วิสาหกิจเริ่มต้น (Startup) เพื่อรองรับเทคโนโลยีในด้านนี้ที่กำลังมีการขยายตัวอย่างรวดเร็ว โดยผู้เข้าร่วมกิจกรรมนั้นประกอบไปด้วย Honda, สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology) และ  JP Morgan Chase & Co ซึ่งเป็นบริษัทที่ให้บริการด้านการเงินและการลงทุน

ในส่วนของเครือข่ายเองนั้น ก็มีการกำหนดขอบเขตที่น่าสนใจ 3 เรื่อง ซึ่งก็ได้แก่ การเร่งการวิจัยและพัฒนาแอปพลิเคชั่นเพื่อการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์, การให้ความรู้ และการเตรียมความพร้อม ดังนั้น เพื่อเป็นการเร่งการวิจัย IBM จึงให้การสนับสนุนในเรื่องของความรู้และเครื่องมือแก่องค์กรที่เข้าร่วม เพื่อส่งเสริมให้เกิดการยอมรับอย่างกว้างขวาง  ส่วนในแง่ของการพัฒนาแอพพลิเคชั่นเชิงพาณิชย์นั้น องค์กรต่างๆสามารถที่จะเข้าถึง IBM คลาวด์และส่วนขยาย Qiskit ได้ นั่นจึงเป็นหนึ่งในแรงผลักดันที่จะช่วยให้พวกเขาสามารถสร้างนวัตกรรมของตัวเองได้ นอกจากนี้ IBM ก็ได้มีการจัดฝึกอบรมสมาชิกขององค์กรที่เข้าร่วมและให้การสนับสนุน เพื่อเป็นการให้ความรู้และเตรียมความพร้อมสำหรับ Quantum Computing 

แม้ว่าการประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing) ที่เราพูดถึงจนฟังดูน่าเบื่อนี้ มันอาจจะยังไม่เกิดขึ้นในเร็วๆ นี้ แต่ IBM ก็กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อช่วยให้อุตสาหกรรมที่เพิ่มเริ่มก่อตั้ง (Infant Industry) เหล่านี้ สามารถเติบโตผ่านการเรียนรู้และการเขียนโปรแกรมที่สามารถเข้าถึงได้

ที่มา : www.itpro.co.uk