Microsoft ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญในวงการ Quantum Computing ด้วยการพัฒนา Microsoft Majorana 1 ซึ่งเป็น Quantum Processing Unit (QPU) ตัวแรกของโลกที่ใช้ Topological Qubit ถือเป็นก้าวสำคัญในการทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้งานได้จริงในอนาคตอันใกล้

เทคโนโลยีใหม่นี้ใช้วัสดุพิเศษที่เรียกว่า Topoconductor ซึ่ง Microsoft ใช้เวลาถึง 20 ปีในการพัฒนา เพื่อสร้างสถานะของสสารแบบใหม่ที่เคยมีอยู่แค่ในทฤษฎี ปัจจุบัน Majorana 1 กำลังเป็นกุญแจสำคัญที่ช่วยลดข้อจำกัดของ Qubit และเพิ่มเสถียรภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

Qubit คืออะไร และทำไม Majorana 1 จึงสำคัญ ?

คอมพิวเตอร์ทั่วไปใช้ Bit (บิต) ซึ่งมีค่าเป็น 0 หรือ 1 ในการประมวลผลข้อมูล แต่ คอมพิวเตอร์ควอนตัม ใช้ Qubit ซึ่งสามารถอยู่ในสถานะ 0 และ 1 ได้พร้อมกัน ด้วยหลักการของกลศาสตร์ควอนตัม ทำให้สามารถคำนวณหลายอย่างพร้อมกัน เพิ่มศักยภาพการประมวลผลให้สูงกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปอย่างมหาศาล

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบัน Qubit มีข้อจำกัดด้านความเสถียร เพราะสามารถถูกรบกวนจากสภาพแวดล้อมได้ง่าย ซึ่งทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณ Microsoft จึงแก้ปัญหานี้ด้วย Topoconductor ที่ช่วยให้ Qubit มีเสถียรภาพ ลดข้อผิดพลาด และสามารถขยายระบบได้ง่ายขึ้น

Topoconductor คืออะไร ? วัสดุพิเศษเบื้องหลัง Microsoft Majorana 1

Topoconductor เป็นวัสดุใหม่ที่สามารถสร้างสภาวะนำยิ่งยวดเชิงโทโพโลยี (Topological Superconductivity) ซึ่งเป็นสถานะของสสารที่ไม่เคยมีการสร้างขึ้นมาก่อนในห้องปฏิบัติการ ข้อมูลจาก Microsoft เผยว่า

โทโพคอนดักเตอร์ หรือที่ย่อมาจาก Topological superconductor เป็นวัสดุพิเศษที่สามารถสร้างสถานะ ของสสารแบบใหม่ที่ไม่ใช่ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ แต่เป็นสถานะโทโพโลยี วัสดุนี้ถูกนำมาใช้สร้างคิวบิต ที่มีความเสถียร รวดเร็ว ขนาดเล็ก และควบคุมได้แบบดิจิทัล 

Microsoft ได้คิดค้นกระบวนการผลิตอุปกรณ์ที่ผสม Indium Arsenide (สารกึ่งตัวนำ) และ Aluminum (ตัวนำยิ่งยวด) ซึ่งเมื่อถูกทำให้เย็นจนเกือบถึง ศูนย์องศาสัมบูรณ์ และถูกกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็ก จะเกิดสถานะนำยิ่งยวดที่สามารถสร้าง Qubit ที่เสถียรขึ้นได้

ความสำเร็จนี้ใช้เวลากว่า 20 ปีในการพัฒนา และในที่สุด Microsoft ก็สามารถสร้างและควบคุม อนุภาค Majorana Zero Modes (MZMs) ได้ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของ Qubit แบบใหม่ ที่มีความเสถียรสูง

Satya Nadella ซีอีโอของ Microsoft เผยถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญของคอมพิวเตอร์ควอนตัม ชี้ว่า นี่เป็นจุดเปลี่ยนของวงการวิทยาศาสตร์ เพราะเป็นการสร้างสถานะของสสารที่ไม่เคยเกิดขึ้นจริงมาก่อน

“คนส่วนใหญ่เติบโตมาพร้อมกับความเข้าใจว่าสสารมีเพียงสามสถานะหลัก คือ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ แต่วันนี้ทุกอย่างเปลี่ยนไป” – Satya Nadella

เขายอมรับว่าความสำเร็จครั้งนี้เกิดขึ้นจาก ความอดทนและความมุ่งมั่นของทีมนักวิจัยของ Microsoft ที่ใช้เวลานานกว่าสองทศวรรษในการทำให้สิ่งที่เคยเป็นเพียงแนวคิดทางทฤษฎีกลายเป็นจริง

การค้นพบนี้นำไปสู่ความร่วมมือระหว่าง Microsoft และ สำนักงานโครงการวิจัยขั้นสูงด้านกลาโหมของสหรัฐฯ (DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency) ซึ่งเป็นหน่วยงานของรัฐบาลกลางที่ลงทุนในเทคโนโลยีล้ำสมัยเพื่อความมั่นคงของชาติ

คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีพลังมากกว่าทุกเครื่องบนโลก

หนึ่งในความก้าวหน้าสำคัญของ Majorana 1 คือ Qubit ที่สร้างจาก Topoconductor ซึ่งมีคุณสมบัติดังนี้: 

1. เร็วขึ้น
2. เชื่อถือได้มากขึ้น
3. มีขนาดเล็กลง

Nadella เปิดเผยว่า Qubit รุ่นใหม่นี้มีขนาดเพียง 1/100 ของมิลลิเมตร ทำให้ Microsoft สามารถมองเห็นเส้นทางที่ชัดเจนไปสู่ โปรเซสเซอร์ที่มีล้าน Qubit บนชิปเดียว

ประโยชน์คือ เครื่องควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มี Qubit นับล้าน จะสามารถแก้ปัญหาที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปไม่สามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาวิทยาศาสตร์เคมี วัสดุศาสตร์ และอุตสาหกรรมต่าง ๆ คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้ กลศาสตร์ควอนตัม เพื่อสร้างแบบจำลองที่อธิบาย พฤติกรรมของธรรมชาติได้อย่างละเอียดแม่นยำ ไม่ว่าจะเป็น ปฏิกิริยาเคมี การทำงานร่วมกันของโมเลกุล หรือพลังงานของเอนไซม์

Microsoft ยืนยันว่า การไปให้ถึงล้าน Qubit ไม่ใช่แค่ความฝันอีกต่อไป แต่เป็น เป้าหมายที่กำลังเข้าใกล้ขึ้นทุกวัน ด้วยการพัฒนา Topoconductor และ Majorana 1 จากที่เคยถูกคาดการณ์ว่าต้องใช้ หลายสิบปี ตอนนี้ Microsoft มั่นใจว่าภายใน เวลาเพียงไม่กี่ปี คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถใช้งานจริงในอุตสาหกรรม จะเกิดขึ้นอย่างแน่นอน

อ้างอิง: news.microsoft