Quantum Echoes เมื่อ Google ก้าวสู่ยุคจริงของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

นี่อาจเป็นก้าวสำคัญที่สุดของคอมพิวเตอร์ในรอบหลายสิบปี เพราะล่าสุด Google Research ประกาศว่า ชิปควอนตัมรุ่นใหม่ Willow สามารถรันอัลกอริธึมที่เรียกว่า Quantum Echoes ได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ถึง 13,000 เท่า

จากการทดลองสู่หลักฐานจริงของ Quantum Advantage

ย้อนกลับไปปี 2019 Google เคยสร้างกระแสใหญ่ในวงการด้วยการโชว์ว่าเครื่องควอนตัม Sycamore สามารถแก้โจทย์ที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ต้องใช้เวลาหลายพันปีได้ภายในไม่กี่นาที แต่ในตอนนั้น นักวิทยาศาสตร์หลายฝ่ายยังตั้งคำถามว่า ผลมันยืนยันได้จริงไหม ?

6 ปีต่อมา Google กลับมาพร้อมคำตอบ และคำยืนยัน ด้วย Quantum Echoes Algorithm ที่รันบนชิป Willow คือการแสดง Quantum Advantage แบบ Verifiable เป็นครั้งแรกในโลก หมายความว่าผลลัพธ์ที่ได้จากเครื่องควอนตัมสามารถตรวจสอบซ้ำได้ และให้ผลเหมือนเดิมทุกครั้ง ไม่ใช่เพียงแค่เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ แต่แม่นยำและตรวจสอบได้ด้วย

แล้ว Quantum Echoes มันคืออะไร ?

ให้ทุกคนลองนึกภาพว่าเราส่งเสียงสะท้อนเข้าไปในถ้ำ แล้วเสียงนั้นสะท้อนกลับมาพร้อมข้อมูลที่บอกได้ทั้ง รูปร่างของถ้ำ และลายละเอียดภายในถ้ำ

Quantum Echoes ทำสิ่งคล้ายกันในระดับอะตอม มันส่งสัญญาณเข้าไปในระบบควอนตัม (กลุ่ม qubit บนชิป Willow) จากนั้นก็รบกวนหนึ่ง qubit เล็กน้อย แล้วสั่งให้ระบบย้อนเวลาเพื่อฟังเสียงสะท้อนกลับ

เสียงสะท้อนที่กลับมาไม่ได้เป็นแค่ข้อมูลธรรมดา แต่เกิดจากการเสริมกันของคลื่นควอนตัม (constructive interference) ทำให้สัญญาณที่ได้ละเอียดมากจนสามารถบอกถึงโครงสร้างและการเชื่อมโยงของอะตอมในโมเลกุลได้

ทีม Google ทดลองใช้ Quantum Echoes กับโมเลกุลสองชนิด  ตัวหนึ่งมี 15 อะตอม อีกตัวมี 28 อะตอม เพื่อดูว่าเครื่องควอนตัมสามารถบอกโครงสร้างได้แม่นแค่ไหน ผลลัพธ์ที่ได้ ตรงกับข้อมูลจากเทคนิค NMR (Nuclear Magnetic Resonance) ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ใช้ในห้องแล็บทั่วโลก แถมยังได้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมที่ NMR ปกติไม่สามารถตรวจจับได้

นี่คือการเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของการจำลองโมเลกุล เพราะการเข้าใจโครงสร้างของโมเลกุลอย่างละเอียดคือหัวใจของหลายวงการ ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบยาใหม่ ที่ต้องเข้าใจการจับตัวของสารระดับอะตอม, วัสดุศาสตร์ที่ใช้ในการพัฒนาแบตเตอรี่ โพลิเมอร์ หรือวัสดุใหม่ที่เบาแต่แข็งแรงกว่าเดิม, หรือแม้แต่วัสดุของชิปควอนตัมในอนาคตเองก็ตาม

Google เรียกสิ่งนี้ว่า Quantum-scope หรือกล้องจุลทรรศน์ยุคใหม่ที่ไม่ได้มองด้วยแสง แต่ด้วยควอนตัม

อ้างอิง: blog.google1, blog.google2, decrypt