การสร้างและการดัดแปลงอนุภาคอันยอน (anyon) ประเภทนอนอาบีเลียน (non-Abelian) ซึ่งนำไปสู่คิวบิตเชิงโทโพโลยี ถือเป็นก้าวสำคัญของการประมวลผลควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดทั้งหมด
ควอนทินิวอัม (Quantinuum) มีความภูมิใจและตื่นเต้นที่จะประกาศก้าวสำคัญของการประมวลผลควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาด (Fault Tolerance) โดยความสำเร็จนี้เกิดขึ้นจากการเปิดตัวคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 (System Model H2) ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมประสิทธิภาพสูงสุดเท่าที่เคยมีมา
การเปิดตัวอย่างเป็นทางการของโปรเซสเซอร์ควอนตัมเอช 2 ของควอนทินิวอัม ซึ่งได้รับขุมพลังจากฮันนี่เวลล์ (Honeywell) เป็นผลพวงของการทำงานร่วมกับพันธมิตรระดับโลกหลายราย และมีความสำคัญต่อการสร้างและดัดแปลงอนุภาคอันยอนประเภทนอนอาบีเลียน โดยการควบคุมอนุภาคอันยอนประเภทนอนอาบีเลียนที่แม่นยำถือเป็นแนวทางในการใช้คิวบิตเชิงโทโพโลยีสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดมาอย่างยาวนาน
คุณโทนี อัตต์ลีย์ (Tony Uttley) ประธานบริษัทและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการของควอนทินิวอัม กล่าวว่า “ด้วยระบบรุ่นที่สองของเรา เรากำลังก้าวเข้าสู่ยุคใหม่ของคอมพิวเตอร์ควอนตัม โดยคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 แสดงให้เห็นถึงโอกาสในการบรรลุผลลัพธ์ที่มีค่าซึ่งเกิดขึ้นได้ด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้น นอกจากนี้ การพัฒนาโปรเซสเซอร์เอช 2 ยังเป็นก้าวสำคัญของการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดทั้งหมดอีกด้วย”
คุณโทนีกล่าวเสริมว่า “สิ่งนี้เป็นข้อพิสูจน์ที่สวยงามถึงขุมพลังของฮาร์ดแวร์ซีรีส์เอช (H-Series) ของเรา รวมถึงตอกย้ำจุดมุ่งหมายหลักของเราในการช่วยให้ลูกค้าสามารถจัดการกับปัญหาที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปไม่สามารถแก้ไขได้ นวัตกรรมนี้จะกลายเป็นส่วนสำคัญของสังคม และเรารู้สึกตื่นเต้นที่จะได้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้สามารถเปลี่ยนแปลงโลกได้อย่างไร”
หนึ่งในการทดลองแรกที่ดำเนินการกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 โดยคณะนักวิทยาศาสตร์จากควอนทินิวอัม ร่วมกับคณะวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) และสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) แสดงให้เห็นถึงสถานะใหม่ของสสาร ซึ่งเป็นสถานะที่มีการจัดเรียงเชิงโทโพโลยีแบบนอนอาบีเลียน การค้นคว้าวิจัยในด้านนี้ดำเนินมาอย่างเงียบ ๆ ต่อเนื่องนานหลายปีแล้วโดยทีมงานของควอนทินิวอัม ซึ่งมีทีมงานหลักอยู่ในเมืองมิวนิก ประเทศเยอรมนี ภายใต้การนำของดร. เฮนริก เดรเยอร์ (Henrik Dreyer)
คุณสมบัติที่แตกต่างและการควบคุมที่แม่นยำของโปรเซสเซอร์เอช 2 ส่งผลให้สถานะโทโพโลยี (คิวบิตที่มีความจุเกตจำกัด) ถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่สามารถควบคุมคุณสมบัติได้อย่างแม่นยำแบบเรียลไทม์ ซึ่งนำไปสู่การสร้าง การถักทอ และการกำจัดอนุภาคอันยอนแบบนอนอาบีเลียน
ผลการทดลองดังกล่าวซึ่งได้รับการเผยแพร่ในรูปแบบบทความทางวิทยาศาสตร์ก่อนตีพิมพ์ฉบับเต็มบนแพลตฟอร์มอาร์ไคฟ์ (arXiv) ได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับงานของควอนทินิวอัม ซึ่งนำไปสู่การค้นคว้าวิจัยในสาขาใหม่ ๆ ที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ของสสารควบแน่น ซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากใช้คอมพิวเตอร์ทั่วไปเพียงอย่างเดียว เมื่อรวมกับรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม (QEC) อื่น ๆ แล้ว (ดูที่นี่และที่นี่) เราได้แสดงให้เห็นว่า ฮาร์ดแวร์ของควอนทินิวอัมจะสามารถทนต่อความผิดพลาดได้อย่างดีเยี่ยมในอนาคตอันใกล้นี้
“การประมวลผลควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดคือเป้าหมายสูงสุดของเรา ความเป็นผู้นำระดับโลกของเราในด้านการประมวลผลควอนตัมยังคงได้รับการพิสูจน์ด้วยความก้าวหน้าที่แท้จริง การสร้างและการดัดแปลงอนุภาคอันยอนประเภทนอนอาบีเลียนซึ่งนำไปสู่คิวบิตเชิงโทโพโลยีเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่า เมื่อเครื่องมือที่น่าทึ่งอยู่ในมือของคนที่เฉลียวฉลาด พวกเขาจะสามารถสร้างสิ่งที่น่าอัศจรรย์ได้” คุณอิลยาส ข่าน (Ilyas Khan) ผู้ก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายผลิตภัณฑ์ของควอนทินิวอัม กล่าว “นี่อาจเป็นยุคใหม่ของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ควอนตัม ข้อเท็จจริงที่ว่าเราได้ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเครื่องมือในการสร้างคิวบิตเชิงโทโพโลยี ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดนั้น เป็นอีกข้อพิสูจน์หนึ่งของความเชื่อที่ว่า ระบบควอนตัมจะถูกสำรวจและสร้างได้ดีที่สุดโดยระบบควอนตัมอื่น ๆ ด้วยกันเอง นี่คือสิ่งที่สุดยอดนักฟิสิกส์ ริชาร์ด ไฟน์แมน (Richard Feynman) คาดการณ์ไว้อย่างชัดเจนในคำพูดที่โด่งดังของเขาซึ่งมักถูกกล่าวถึงบ่อยครั้งในฐานะรากฐานของการประมวลผลควอนตัม”
เขากล่าวเสริมว่า “เรากำลังตั้งตารอที่จะสานต่อความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้ นี่คือช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นสำหรับทั่วทั้งอุตสาหกรรม และเรายังมีความก้าวหน้าสำคัญอื่น ๆ ที่เตรียมจะเปิดเผยสู่สาธารณะในอีกไม่นานนี้”
นวัตกรรมในคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2
คุณสมบัติของคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 ในเบื้องต้นประกอบด้วย 32 คิวบิตที่มีความเที่ยงตรงสูงและเชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์ รวมถึงสถาปัตยกรรมใหม่ที่เหนือกว่าการออกแบบเชิงเส้นของรุ่นเอช 1 (มาพร้อมตัวดักจับไอออนแบบใหม่ที่มีรูปทรงวงรีคล้ายกับ “สนามแข่งรถ”) ควอนทินิวอัมแสดงให้เห็นถึงความสามารถของรุ่นเอช 2 ด้วยสถานะกิกะเฮิรตซ์ 32 คิวบิต (สถานะที่แตกต่างจากแบบดั้งเดิม โดยทั้ง 32 คิวบิตเกี่ยวพันกันอย่างทั่วถึง) ซึ่งใหญ่ที่สุดเป็นประวัติการณ์
การออกแบบรูปทรง “สนามแข่งรถ” ที่เป็นเอกลักษณ์ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 ทำให้คิวบิตสามารถเชื่อมถึงกันได้ทั้งหมด ซึ่งหมายความว่าคิวบิตทุกตัวในรุ่นเอช 2 สามารถจับคู่โดยตรงกับคิวบิตอื่น ๆ ในระบบได้ การทำเช่นนี้ในระยะสั้นจะช่วยลดข้อผิดพลาดโดยรวมในอัลกอริทึม และในระยะยาวจะเพิ่มโอกาสในการสร้างรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งทั้งสองอย่างมีความสำคัญต่อการเร่งความสามารถในการประมวลผลควอนตัมอย่างต่อเนื่อง และเมื่อผสานรวมเข้ากับอนุภาคอันยอนประเภทนอนอาบีเลียนที่อยู่ภายใต้การควบคุมแล้ว ความสำเร็จแบบบูรณาการครั้งนี้จึงเป็นก้าวสำคัญในการจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลควอนตัมเชิงโทโพโลยี
ดีไซน์ใหม่นี้ยังเป็นอีกหนึ่งก้าวที่ทรงพลังของการแสดงศักยภาพการปรับขนาดตัวดักจับไอออน โดยคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 แสดงให้เห็นถึงพลังการปรับขนาดของตัวดักจับไอออนในสถาปัตยกรรมเทคโนโลยีถ่ายเทประจุควอนตัม (QCCD) กล่าวคือ ความสามารถในการปรับขนาดจำนวนคิวบิตในขณะที่คงประสิทธิภาพไว้ อีกทั้งยังรวมไว้ซึ่งเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่ปูทางไปสู่การปรับขนาดเพิ่มเติมในรุ่นต่อ ๆ ไปด้วย คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 ได้รับการออกแบบให้รองรับการอัปเกรดในอนาคตตลอดอายุผลิตภัณฑ์เช่นเดียวกับรุ่นก่อนหน้า ซึ่งหมายความว่าทั้งจำนวนและคุณภาพของคิวบิตจะได้รับการพัฒนาให้ดียิ่งขึ้น
คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 พัฒนาขึ้นจากฮาร์ดแวร์ซีรีส์เอชของควอนทินิวอัมที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว มาพร้อมคุณสมบัติเด่นมากมายที่สร้างความแตกต่างจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมประเภทอื่น ได้แก่ การเชื่อมต่อแบบทั่วถึงกันทั้งหมด การใช้งานคิวบิตซ้ำ การวัดกลางวงจรด้วยตรรกะแบบมีเงื่อนไข การทำงานของคิวบิตที่มีความเที่ยงตรงสูงระดับแนวหน้าของอุตสาหกรรม และเวลาในการเชื่อมโยงกันที่ยาวนาน นอกจากนี้ ประสิทธิภาพที่น่าประทับใจของคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 1 ในการบรรลุปริมาณควอนตัม (QV) สูงสุดที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จะถูกนำมาต่อยอดในรุ่นเอช 2 ต่อไป ทั้งนี้ ปริมาณควอนตัมของรุ่นเอช 2 เปิดตัวอยู่ที่ 65,536 แซงหน้าปริมาณควอนตัมของรุ่นเอช 1-1 ที่ทำสถิติไว้เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา
เริ่มต้นใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 วันนี้
นอกเหนือจากก้าวสำคัญในครั้งนี้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 ยังถูกนำไปใช้ในการศึกษาเชิงทดลองโดยองค์กรและบริษัทต่าง ๆ มากมาย โดยมีผลลัพธ์ที่น่าทึ่งดังนี้
ฝ่ายวิจัยเทคโนโลยีประยุกต์ระดับโลกของเจพีมอร์แกน เชส (JPMorgan Chase) ได้ตีพิมพ์บทความทางวิชาการเกี่ยวกับการออกแบบอัลกอริทึมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพควอนตัม และได้มีการพิสูจน์ความสำเร็จของการใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2
ทีมแมชชีนเลิร์นนิงของควอนทินิวอัมได้สาธิตขั้นตอนการเพิ่มประสิทธิภาพแบบฮิวริสติกโฉมใหม่ ที่สามารถแก้ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพโดยใช้ทรัพยากรควอนตัมเพียงน้อยนิด
ผู้ที่สนใจสามารถอ่านผลการศึกษาล่าสุดในรูปแบบเอกสารทางเทคนิคได้ที่นี่ และสามารถอ่านเอกสารที่อธิบายถึงคุณสมบัติของคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 รวมถึงผลการเปรียบเทียบกับฮาร์ดแวร์อื่น ๆ และรายละเอียดเกี่ยวกับสถิติโลกได้ที่นี่ ทั้งนี้ เอกสารทางเทคนิคทั้งหมดจะถูกนำส่งเพื่อเข้าสู่กระบวนการพิชญพิจารณ์ทางวิทยาศาสตร์ (scientific peer review process) ต่อไป
คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 พร้อมให้ใช้งานแล้วผ่านระบบคลาวด์ของควอนทินิวอัม และจะเปิดให้ใช้งานผ่านไมโครซอฟท์ อาชัวร์ ควอนตัม (Microsoft Azure Quantum) ตั้งแต่เดือนมิถุนายนเป็นต้นไป นอกจากนั้นยังมาพร้อมกับโปรแกรมจำลอง คูควอนตัม เอสดีเค (cuQuantum SDK) ของอินวิเดีย (NVIDIA) ซึ่งประกอบด้วยชุดเครื่องมือและไลบรารีประสิทธิภาพสูงที่จะช่วยให้การจำลองการประมวลผลควอนตัมเป็นไปอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น
ดร. ราจีบ (ราจ) ฮาซรา (Rajeeb (Raj) Hazra) ซีอีโอของควอนทินิวอัม กล่าวว่า “วันนี้ถือเป็นจุดเปลี่ยนสำหรับใครก็ตามที่มองว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถขยายขอบเขตความรู้ของมนุษย์และความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องห่างไกล คณะนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำระดับโลกได้ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 ของควอนทินิวอัมในการบรรลุสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ก่อนหน้านี้” พร้อมกล่าวเสริมว่า “คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นเอช 2 คือก้าวที่ยิ่งใหญ่ของควอนทินิวอัม คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นที่สองของเราที่ขับเคลื่อนโดยโปรเซสเซอร์ควอนตัมเอช 2 และซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้อง จะส่งมอบประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรม พร้อมวางรากฐานไปสู่การประมวลผลควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาดอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น”
เกี่ยวกับควอนทินิวอัม
ควอนทินิวอัม (Quantinuum) คือบริษัทด้านการประมวลผลควอนตัมแบบบูรณาการรายใหญ่ที่สุดในโลก ก่อตั้งขึ้นโดยการรวมกันระหว่างฮาร์ดแวร์ชั้นนำระดับโลกของฮันนี่เวลล์ ควอนตัม โซลูชันส์ (Honeywell Quantum Solutions) กับมิดเดิลแวร์และแอปพลิเคชันชั้นนำของเคมบริดจ์ ควอนตัม (Cambridge Quantum) โดยควอนทินิวอัมยึดมั่นในวิทยาศาสตร์และการขับเคลื่อนองค์กรเป็นหัวใจสำคัญ เพื่อเร่งการประมวลผลควอนตัมและการพัฒนาแอปพลิเคชันในด้านเคมี ความปลอดภัยทางไซเบอร์ การเงิน และการยกระดับประสิทธิภาพ จุดมุ่งหมายขององค์กรคือการสร้างโซลูชันควอนตัมเชิงพาณิชย์ที่ปรับขนาดได้เพื่อแก้ปัญหาที่เร่งด่วนที่สุดในโลกในด้านต่าง ๆ เช่น พลังงาน การขนส่ง การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และสุขภาพ บริษัทมีพนักงานมากกว่า 480 คน รวมถึงนักวิทยาศาสตร์กว่า 350 คนที่ประจำอยู่ในสำนักงาน 8 แห่งทั่วสหรัฐอเมริกา ยุโรป และญี่ปุ่น เรียนรู้ข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ http://www.quantinuum.com
การใช้เครื่องหมายการค้าของฮันนี่เวลล์ได้รับอนุญาตจากบริษัท ฮันนี่เวลล์ อินเตอร์เนชันแนล อิงค์ (Honeywell International Inc.) ทั้งนี้ ฮันนี่เวลล์ไม่ได้เป็นตัวแทนหรือให้การรับรองบริการนี้
รูปภาพ – https://mma.prnewswire.com/media/2072513/Quantinuum_H2_Angle_2.jpg