ไมโครซอฟท์ เปิดตัวชิปควอนตัม Majorana 1 ที่ใช้สถาปัตยกรรม Topological Core ใหม่ล่าสุด คาดว่าจะนำไปสู่การสร้างควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่สามารถแก้ปัญหาเชิงอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนได้จริงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
ชิปดังกล่าวใช้ประโยชน์จากโทโพคอนดักเตอร์ตัวแรกของโลก ซึ่งเป็นวัสดุชนิดใหม่ที่สามารถสังเกตและควบคุมอนุภาค Majorana เพื่อสร้างคิวบิตที่เชื่อถือได้และปรับขนาดได้มากขึ้น
ไมโครซอฟท์ อธิบายว่า เช่นเดียวกับที่สารกึ่งตัวนำเป็นรากฐานของสมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน โทโพคอนดักเตอร์และชิป Majorana 1 จะปูทางไปสู่การพัฒนาระบบควอนตัมที่สามารถรองรับคิวบิตได้ถึงหนึ่งล้านหน่วย และแก้ปัญหาที่ซับซ้อนที่สุดทั้งในภาคอุตสาหกรรมและสังคม
เชอแทน นายัค ผู้เชี่ยวชาญทางเทคนิคของไมโครซอฟท์ กล่าวว่า “เราลองถอยกลับมาหนึ่งก้าวเพื่อพิจารณาว่า ‘ถ้าจะสร้างทรานซิสเตอร์สำหรับยุคควอนตัม ทรานซิสเตอร์นั้นควรมีคุณสมบัติอย่างไร’ นั่นคือที่มาของการพัฒนาชิป Majorana 1 การผสมผสานวัสดุคุณภาพสูงและรายละเอียดต่างๆ ทำให้เราสามารถสร้างคิวบิตแบบใหม่และสถาปัตยกรรมที่ล้ำสมัย”
ไมโครซอฟท์ ระบุว่า สถาปัตยกรรมใหม่นี้ช่วยให้ชิป Majorana 1 สามารถบรรจุคิวบิตได้ถึงหนึ่งล้านหน่วย ในขนาดพื้นที่เท่ากับฝ่ามือ ซึ่งเป็นก้าวสำคัญที่นำไปสู่การสร้างควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่แก้ปัญหาต่างๆ ในชีวิตจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การย่อยสลายไมโครพลาสติกให้เป็นสารที่ไม่เป็นอันตราย หรือการพัฒนาวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ สำหรับอุตสาหกรรมก่อสร้าง การผลิต และการแพทย์ เพราะควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มีคิวบิตหนึ่งล้านหน่วย จะสามารถประมวลผลข้อมูลได้มากกว่าคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในโลกรวมกัน
“การพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์จะเกิดขึ้นได้จริง ต้องพัฒนาให้ถึงหนึ่งล้านคิวบิตเท่านั้น ไม่เช่นนั้น จะไปต่อไม่ได้ ซึ่งไมโครซอฟท์มีแผนที่จะไปให้ถึงจุดนั้น” เชอแทน นายัค กล่าว
โทโพคอนดักเตอร์ หรือที่ย่อมาจาก topological superconductor เป็นวัสดุพิเศษที่สามารถสร้างสถานะของสสารแบบใหม่ที่ไม่ใช่ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ แต่เป็นสถานะโทโพโลยี วัสดุนี้ถูกนำมาใช้สร้างคิวบิต ที่มีความเสถียร รวดเร็ว ขนาดเล็ก และควบคุมได้แบบดิจิทัล งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ฉบับล่าสุด อธิบายถึงวิธีการที่นักวิจัยของไมโครซอฟท์ สร้างและวัดคุณสมบัติควอนตัมของคิวบิตโทโพโลยี ซึ่งเป็นก้าวสำคัญสู่การนำไปใช้งานจริง
ความสำเร็จในครั้งนี้เกิดจากการพัฒนาวัสดุใหม่ที่ทำจากอินเดียมอาร์เซไนด์ (Indium arsenide) และอะลูมิเนียม (Aluminum) ซึ่งไมโครซอฟท์ออกแบบและสร้างขึ้นในระดับอะตอม โดยมีเป้าหมายคือการสร้างอนุภาคควอนตัม Majorana และใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติพิเศษของสิ่งนี้ในการพัฒนาควอนตัมคอมพิวติ้งไปอีกขั้น
แกนโทโพโลยี (Topological Core) หรือแกนการเชื่อมโยงการรับส่งข้อมูลเข้าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรูปแบบต่างๆ แกนแรกของโลกที่ขับเคลื่อน Majorana 1 ได้รับการออกแบบให้มีความเสถียรตั้งแต่ต้น ด้วยการผสานความสามารถในการต้านทานข้อผิดพลาดในระดับฮาร์ดแวร์ ทำให้มีเสถียรภาพสูงยิ่งขึ้น
ทั้งนี้ การประยุกต์ใช้ที่สำคัญในเชิงพาณิชย์จำเป็นต้องดำเนินการหลายล้านล้านครั้งบนคิวบิตนับล้าน ซึ่งแทบเป็นไปไม่ได้ด้วยวิธีการปัจจุบันที่ต้องอาศัยการควบคุมแบบแอนะล็อกที่แม่นยำสำหรับคิวบิตแต่ละตัว ด้วยเหตุนี้ทีมไมโครซอฟท์จึงพัฒนาวิธีวัดผลรูปแบบใหม่ที่ช่วยให้สามารถควบคุมคิวบิตแบบดิจิทัลได้ ซึ่งเป็นการปรับเปลี่ยนแนวคิดและลดความซับซ้อนของการประมวลผลควอนตัมอย่างมหาศาล
ความก้าวหน้านี้เป็นเครื่องพิสูจน์ว่าการเลือกพัฒนา “คิวบิตโทโพโลยี” ของไมโครซอฟท์เมื่อหลายปีก่อนเป็นแนวทางที่ถูกต้อง แม้จะเป็นความท้าทายทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่มีความเสี่ยงสูง แต่ผลลัพธ์ที่ได้รับก็คุ้มค่า ปัจจุบัน ไมโครซอฟท์สามารถนำคิวบิตโทโพโลยี จำนวนแปดตัวมาอยู่บนชิปที่ออกแบบมาเพื่อขยายขนาดให้รองรับได้ถึงหนึ่งล้านคิวบิตเลยทีเดียว
แมทเธียส ทรอยเออร์ ผู้เชี่ยวชาญทางเทคนิคของไมโครซอฟท์ กล่าวว่า “ตั้งแต่แรกเริ่ม เป้าหมายของไมโครซอฟท์ คือการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อให้เกิดประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ ไม่ใช่เพียงเพื่อเป็นผู้นำทางความคิดเท่านั้น เรารู้ว่าต้องการคิวบิตรูปแบบใหม่ และเราต้องขยายขนาดให้ได้”
แนวทางนี้จึงนำไปสู่ความร่วมมือกับ สำนักงานโครงการวิจัยขั้นสูงด้านกลาโหม (Defense Advanced Research Projects Agency: DARPA) ซึ่งเป็นหน่วยงานของรัฐบาลกลางสหรัฐฯ ที่ลงทุนในเทคโนโลยีล้ำสมัยเพื่อความมั่นคงของชาติ โดย DARPA ได้ดึงไมโครซอฟท์เข้าร่วมในโครงการที่เข้มข้นนี้ด้วย เพื่อประเมินว่าเทคโนโลยีควอนตัมเชิงนวัตกรรมสามารถสร้างระบบควอนตัมที่มีศักยภาพในเชิงพาณิชย์ได้เร็วกว่าแนวทางทั่วไปหรือไม่
ไมโครซอฟท์เป็นหนึ่งในสองบริษัทที่ได้รับเชิญให้เข้าสู่ โครงการ Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC) ของ DARPA ในช่วงเฟสสุดท้าย ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ โครงการ Quantum Benchmarking Initiative ของ DARPA ที่มีเป้าหมายในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมระดับยูทิลิตี้ที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด หรือคอมพิวเตอร์ที่มีศักยภาพในการประมวลผลสูงกว่าต้นทุนที่ใช้ในการดำเนินการ
นอกจากนี้ ไมโครซอฟท์ยังได้ร่วมมือกับ ควอนทินิวอัม (Quantinuum) บริษัทควอนตัมคอมพิวติ้งครบวงจรรายใหญ่ที่สุดของโลก และอะตอมคอมพิวติ้ง (Atom Computing) บริษัทเทคโนโลยีชั้นนำ เพื่อสร้างความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมบนคิวบิตยุคปัจจุบัน รวมถึงการประกาศเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เชื่อถือได้เครื่องแรกของอุตสาหกรรมไปเมื่อปีที่แล้วอีกด้วย
เครื่องมือประเภทนี้เปิดโอกาสสำคัญในการพัฒนาทักษะด้านควอนตัม สร้างแอปพลิเคชันไฮบริด และขับเคลื่อนการค้นพบใหม่ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำ AI มาผสานกับระบบควอนตัมแบบใหม่ที่ใช้คิวบิตที่เชื่อถือได้ในจำนวนมากขึ้น Azure Quantum ในปัจจุบันได้นำเสนอโซลูชันครบวงจร ที่ช่วยให้ลูกค้าใช้ประโยชน์จากแพลตฟอร์ม AI, การประมวลผลสมรรถนะสูง (High Performance Computing: HPC) และควอนตัมบน Azure เพื่อเร่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
อย่างไรก็ตาม การไปให้ถึงขอบเขตใหม่ของการประมวลผลควอนตัม จำเป็นต้องมีสถาปัตยกรรมที่ได้รับการออกแบบให้สามารถรองรับคิวบิตระดับล้านขึ้นไป และดำเนินการหลายล้านล้านครั้งอย่างรวดเร็วและแม่นยำ ซึ่งการประกาศในวันนี้ของไมโครซอฟท์แสดงให้เห็นว่าเป้าหมายดังกล่าวอาจเกิดขึ้นได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่ปี ไม่ใช่หลายทศวรรษตามที่เคยคาดการณ์กันไว้อีกต่อไป
เนื่องจากเครื่องควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มีคิวบิตนับล้าน สามารถแก้ปัญหาบางอย่างที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปในปัจจุบันไม่สามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะในด้านเคมี วัสดุศาสตร์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ เพราะเครื่องเหล่านี้ใช้หลักกลศาสตร์ควอนตัมในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายพฤติกรรมของธรรมชาติได้อย่างแม่นยำสูง ไม่ว่าจะเป็นปฏิกิริยาเคมี การทำงานร่วมกันของโมเลกุล หรือพลังงานของเอนไซม์
กรณีที่พบได้คือ เครื่องควอนตัมคอมพิวเตอร์สามารถช่วยไขปริศนาทางเคมีที่ซับซ้อน เกี่ยวกับสาเหตุที่ทำให้วัสดุเกิดการกัดกร่อนหรือแตกร้าว ความรู้นี้อาจนำไปสู่การพัฒนาวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ เช่น ซ่อมรอยแตกบนสะพาน
ข่าวอื่น ๆ ที่น่าสนใจ
World เปิดบริการ ‘Proof of Human’ ครั้งแรกในไทย ยกระดับความน่าเชื่อถือบนโลกออนไลน์
Quantum Computing: พลังปฏิวัติอันยิ่งใหญ่หรือแค่คำโฆษณา?
