Google โชว์พลัง "Quantum Echoes" คอมพิวเตอร์ควอนตัมเหนือกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ถึง 13,000 เท่า

วันที่ 22 ตุลาคมที่ผ่านมา บริษัท Google ได้ออกมาประกาศถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญในวงการคอมพิวเตอร์ควอนตัม (Quantum computing) หลังจากการพัฒนาอัลกอริทึมที่สามารถทำงานที่เหนือกว่าความสามารถของคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม (Conventional computers) ได้สำเร็จ

อัลกอริทึมดังกล่าว ซึ่ง Google เรียกว่า ควอนตัม เอคโค่ (Quantum Echoes) ได้ถูกนำมาใช้ในการคำนวณโครงสร้างของโมเลกุล และนับเป็น ครั้งแรกในประวัติศาสตร์ ที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถรันอัลกอริทึมที่ตรวจสอบได้ (Verifiable algorithm) และเหนือกว่าความสามารถของซูเปอร์คอมพิวเตอร์อย่างแท้จริง

ความเร็วและการตรวจสอบความถูกต้อง

รายงานความก้าวหน้าของอัลกอริทึมนี้ ซึ่งเผยแพร่ในวารสาร Nature เมื่อวันพุธที่ผ่านมาระบุว่า อัลกอริทึม Quantum Echoes สามารถทำงานได้เร็วขึ้นถึง 13,000 เท่า เมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมที่ดีที่สุด

มิเชล เดอโวเรต์ (Michel Devoret) หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของหน่วย Quantum AI ของ Google ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในเดือนนั้น กล่าวว่า การประกาศนี้ถือเป็นอีกหนึ่งหลักชัยสำคัญในสาขาของเขา โดยถือเป็น "ก้าวใหม่สู่การคำนวณควอนตัมเต็มรูปแบบ"

ความสำเร็จนี้ถูกเรียกว่าเป็นการคำนวณที่เหนือกว่าแบบดั้งเดิมที่ทำซ้ำได้ (Repeatable, beyond-classical computation) ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการตรวจสอบที่ปรับขนาดได้ (Scalable verification) และช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมใกล้เข้ามาสู่การเป็นเครื่องมือสำหรับการใช้งานจริง

ทาง Google ได้ดำเนินการทดลองโดยใช้ชิปควอนตัมชื่อ Willow เพื่อศึกษาโมเลกุลสองชนิดที่มี 15 และ 28 อะตอม ผลลัพธ์จากการคำนวณควอนตัมนี้ได้รับการตรวจสอบข้าม (Cross-checked) ด้วยเทคโนโลยี Nuclear Magnetic Resonance (NMR) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีเดียวกันที่ใช้ในการสแกน MRI ผลลัพธ์จากคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่เพียงแต่ตรงกับ NMR แบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยัง เปิดเผยข้อมูลที่ไม่สามารถหาได้ตามปกติจาก NMR

ความท้าทายและการใช้งานในอนาคต

แม้จะมีความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้ Google ยอมรับว่าการใช้งานจริงของคอมพิวเตอร์ควอนตัมยังคงต้องใช้เวลาอีกหลายปี

ฮาร์ทมุต เนเวน (Hartmut Neven) รองประธานฝ่ายวิศวกรรมของบริษัท Google และผู้ก่อตั้งผู้นำ Google Quantum AI ยังคงแสดงความเชื่อมั่นว่า ภายในห้าปีได้เห็นแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริงที่สามารถทำได้เฉพาะบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้น

การค้นพบนี้ปูทางไปสู่การค้นพบครั้งสำคัญในด้านต่าง ๆ เช่น การแพทย์และวัสดุศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจำลองปรากฏการณ์ทางกลศาสตร์ควอนตัม เช่น โครงสร้างของโมเลกุล 

เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นกล้องจุลทรรศน์ควอนตัม (Quantum-scope) ที่ทรงพลังในการค้นพบยา หรือการจำแนกลักษณะโครงสร้างโมเลกุลของวัสดุใหม่ ๆ เช่น พอลิเมอร์ หรือส่วนประกอบแบตเตอรี่ 

นอกจากนี้ Google ยังระบุว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถสร้างข้อมูลเฉพาะตัวที่ไม่ซ้ำกัน (Unique data) ซึ่งสามารถป้อนเข้าสู่โมเดล AI เพื่อให้ AI มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ข้อควรระวังจากผู้เชี่ยวชาญ

ศาสตราจารย์วินฟรีด เฮนซิงเงอร์ (Winfried Hensinger) ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีควอนตัมจากมหาวิทยาลัยซัสเซ็กซ์ กล่าวว่า Google ได้แสดงให้เห็นถึงความได้เปรียบควอนตัม (Quantum advantage) แต่ได้เตือนว่า ความสำเร็จนี้มุ่งเน้นไปที่ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างแคบ ซึ่งยังไม่มีผลกระทบต่อโลกในวงกว้างอย่างมีนัยสำคัญ

คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้หน่วยข้อมูลที่เรียกว่า คิวบิต (Qubits) ซึ่งเป็นอนุภาค เช่น อิเล็กตรอนหรือโฟตอน ที่สามารถอยู่ในสถานะต่าง ๆ ได้พร้อมกันหลายสถานะปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Superposition) ต่างจากคอมพิวเตอร์คลาสสิกที่ใช้บิต (0 หรือ 1) 

อย่างไรก็ตาม ศาสตราจารย์วินฟรีด เฮนซิงเงอร์ (Winfried Hensinger) ชี้ว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังอย่างแท้จริง ซึ่งสามารถรับมือกับความท้าทายที่ซับซ้อน จะต้องใช้คิวบิตจำนวนนับล้านหรือพันล้านคิวบิต 

ซึ่งฮาร์ดแวร์ควอนตัมในปัจจุบันยังไม่สามารถจัดการได้ เนื่องจากคิวบิตมีความผันผวนสูง (Volatile) และจำเป็นต้องรักษาไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมสูง เช่น การทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำมาก

นอกจากนี้ ความก้าวหน้าของบริษัทต่าง ๆ เช่น Google ได้นำไปสู่คำเตือนจากผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์ว่า เทคโนโลยีควอนตัมมีศักยภาพในการถอดรหัสการเข้ารหัสระดับสูง (High-level encryption) ซึ่งกระตุ้นให้รัฐบาลและบริษัทต่าง ๆ ต้องหันมาใช้การเข้ารหัสที่สามารถต้านทานควอนตัมได้ (Quantum-proof cryptography)