ไม่ต้องรอประมวลผลถึง 1,000 ล้านปี เมื่อมีวิธีเอาชนะข้อจำกัดของ ควอนตัมคอมพิวเตอร์ แล้ว

ขอบคุณภาพประกอบจาก IBM

อุปสรรคใหญ่ในการสร้างระบบ ควอนตัมคอมพิวเตอร์ ให้ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพคือ การจัดการกับเรื่องสัญญาณรบกวนในระบบ

ด้วยเทคโนโลยีการประมวลผลที่มีความละเอียดอ่อนในระดับสูงของควอนตัมคอมพิวเตอร์ ทำให้สัญญาณรบกวนจากสภาพแวดล้อมเพียงเล็กน้อย ก็อาจทำให้การคำนวณหรือการประมวลผลเกิดความผิดพลาดได้เลย และเพื่อหาทางจัดการกับข้อจำกัดในเรื่องสัญญาณรบกวน ทีมวิจัยจึงได้คิดค้นหาวิธีการชดเชยความผิดพลาดในการประมวลผล เพื่อให้มั่นใจได้ว่า หากมีตัวแปรบางอย่างที่เปลี่ยนแปลงไป ก็ยังคงได้ผลลัพธ์จากการประมวลผลในขั้นตอนสุดท้ายเป็นคำตอบที่ถูกต้อง

สิ่งนี้จะช่วยปกป้องระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ ไม่ให้ได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอก อย่างเช่นระดับแรงดันไฟฟ้าที่ไม่คงที่ของอุปกรณ์ไฟฟ้า รวมถึงการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอก ซึ่งปัญหาเหล่านี้เป็นเรื่องสำคัญที่จะทำให้ระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์ ทำงานได้อย่างแม่นยำถูกต้องในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย

โดยคุณ Sebastian Weidt หนึ่งในนักวิจัยจาก University of Sussex ประเทศอังกฤษกล่าวว่า "ความสำเร็จของงานวิจัยชิ้นนี้ นับว่ามีความสำคัญเป็นอย่างมาก เพื่อการประยุกต์ใช้งานระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์ แบบ Ion trap ในวงกว้างแบบเชิงพาณิชย์ และควอนตัมคอมพิวเตอร์จะไม่ถูกจำกัดการใช้งานเพียงเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้อย่างในห้องแลปอีกต่อไป"

โดยระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์ นั้นมีรูปแบบการประมวลผลแบบ Qubits (คิวบิต) หรือบางทีก็เรียกว่า Quantum bits (ควอนตัมบิต) โดยระบบดิจิทัลคอมพิวเตอร์ที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้ มีรูปแบบการประมวลผลในแบบ บิต (อย่างเช่นระบบคอมพิวเตอร์ 32 หรือ 64 บิต) โดยที่แต่ละบิต จะเป็นข้อมูลเป็นตัวเลขไม่ 0 ก็ 1 แต่กับ คิวบิต นั้นมี "สภาวะทับซ้อน" ทำให้ข้อมูลในแต่ละคิวบิต สามารถเป็นทั้ง 0 และ 1 ได้ในเวลาเดียวกัน

ด้วยระบบการประมวลผลแบบ คิวบิต ของควอนตัมคอมพิวเตอร์ ทำให้เกิดการขยายพลังการประมวลผลได้อย่างมหาศาลเมื่อเทียบกับระบบดิจิทัลคอมพิวเตอร์ที่เราใช้งานกันอยู่ในปัจจุบัน และควอนตัมคอมพิวเตอร์จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากเราสามารถผสานรวมคิวบิตจำนวนมากเข้าไว้ด้วยกัน และสามารถจัดการมันได้เป็นอย่างดี

และการที่จะทำให้คิวบิตเกิดความสมดุลและทำงานได้เป็นอย่างดีนั้น ต้องมีการบควบคุมระบบที่ละเอียดและแม่นยำ สิ่งนี้เองเป็นขีดจำกัดที่ทำให้ระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน ยังไม่สามารถเพิ่มจำนวนคิวบิตได้มากมาย หรือต้องมีการบำรุงรักษาระบบอยู่บ่อยๆ

ซึ่งการเพิ่มจำนวนคิวบิตให้มากขึ้นเรื่อยๆ นั้นเป็นเป้าหมายสำคัญของระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์ และยิ่งคิวบิตมีจำนวนมากขึ้น การควบคุมให้มันทำงานได้ ก็ยิ่งเป็นเรื่องที่ยากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากมีตัวแปรที่อ่อนไหวหลายๆ อย่าง อาทิ ระดับแรงดันไฟฟ้าในระบบ อุณหภูมิ และตัวแปรอื่นๆ มากมายที่ส่งผลกระทบ

นั่นเป็นเหลุผลที่ว่า ทำไมผลงานวิจัยล่าสุดนี้ถึงมีความสำคัญนัก มันทำให้เข้าใกล้วิธีการแก้ปัญหาเรื่องปัจจัยรบกวนต่างๆ และช่วยลดอัตราความผิดพลาดในการประมวลผลของระบบได้

โดยคุณ Winfried Hensinger หนึ่งในทีมวิจัยจาก University of Sussex กล่าวว่า "ด้วยความก้าวหน้านี้ ทำให้เราเดินหน้าไปสู่ การสร้างควอนตัมคอมพิวเตอร์ขนาดล้านคิวบิตได้เลย"

คุณ Winfried Hensinger และเครื่อง ควอนตัมคอมพิวเตอร์ (University of Sussex) 

แต่ในความเป็นจริงแล้ว เทคโนโลยีควอนตัมคอมพิวเตอร์ในทุกวันนี้ ยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานในเชิงพาณิชย์ ที่บริษัทต่างๆ จะสามารถเป็นเจ้าของพลังการประมวลผลอันมหาศาลของควอนตัมคอมพิวเตอร์ เนื่องจากการรันระบบนั้นมีความละเอียดอ่อน และต้องมีนักวิทยาศาสตร์ดูแลอย่างใกล้ชิด และก็หวังว่า ความก้าวหน้าใหม่นี้ จะทำให้ควอนตัมคอมพิวเตอร์ เป็นอะไรที่ใช้งานง่ายขึ้น และสามารถขยายพลังการประมวลของมันได้อย่างไร้ขีดจำกัด

ด้วยพลังการประมวลผลของควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มากมายกว่าระบบดิจิทัลคอมพิวเตอร์หลายเท่าตัว  มันสามารถสร้างความแตกต่างได้อย่างมากมายในแวดวงวิทยาศาสตร์ อาทิ การนำไปใช้ในการวิจัยยารักษาโรค การพัฒนายา การสร้างโมเดลจำลองสภาพอากาศที่ซับซ้อน การพัฒนาการเกษตร และเรื่องอื่นๆ อีกมากมาย

โดยคุณ Winfried Hensinger กล่าว่า "ควอนตัมคอมพิวเตอร์สามารถประมวลผลเพื่อแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้เร็วกว่าเครื่องซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน ที่อาจต้องใช้เวลาแก้ปัญหาเดียวกันถึงพันล้านปี และแน่นอนว่ามันจะเป็นผลประโยชน์อย่างมหาศาลต่อมวลมนุษยชาติ และเราเริ่มจะเข้าใจถึงศักยภาพที่แท้จริงของควอนตัมคอมพิวเตอร์"

ผลงานวิจัยนี้เผยแพร่ผ่านเว็บไซต์ Physical Review Letters