พลังของควอนตัมคอมพิวติ้งเกิดจากความอยากรู้อยากเห็นว่า qubit ซึ่งเป็นข้อมูลควอนตัมส่วนหนึ่งไม่ได้จำกัดอยู่เพียงเลขฐานสองเดี่ยว 1 หรือ 0 เช่นเดียวกับบิตของการคำนวณมาตรฐาน Qubits อยู่ในขอบเขตของความไม่แน่นอน โดยมีค่าเป็น 1 และ 0 พร้อมกัน จนกว่าการคำนวณจะเสร็จสิ้นและตัวตรวจจับจะวัดค่า ความคลุมเครือดังกล่าวจะช่วยให้เกิดความเร็วและความยืดหยุ่นมากขึ้น เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะค้นหาการเรียงสับเปลี่ยนหลายอย่างพร้อมกันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์สุดท้าย
โฟตอนสองตัวที่ทำหน้าที่เป็น qubits ในอุปกรณ์นี้
ไม่เพียงแต่มีตัวตนควอนตัมผสมกัน ซึ่งเรียกว่าสภาวะซ้อนทับกันอย่างเป็นทางการ พวกมันยัง “พัวพันกัน” สิ่งกีดขวางเป็นคุณสมบัติอีกประการหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งคุณสมบัติของอนุภาคซ้อนทับสองตัวหรือมากกว่ามีความสัมพันธ์กัน มันเป็นการทับซ้อนของการซ้อนทับซึ่งสถานะของโฟตอนหนึ่งเชื่อมต่อกับสถานะของอีกสถานะหนึ่งแม้ว่าจะมีการแยกอนุภาคในอวกาศก็ตาม ความยุ่งเหยิงช่วยเพิ่มความสามารถของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในการสำรวจวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ทั้งหมดพร้อมกันสำหรับปัญหาที่ซับซ้อน
แต่ด้วยโฟตอนเพียงสองโฟตอนเป็น qubits คอมพิวเตอร์ควอนตัมใหม่ไม่สามารถจัดการกับพฤติกรรมควอนตัมที่เกี่ยวข้องกับวัตถุมากกว่าสองชิ้นได้ ดังนั้น นักวิจัยจึงขอให้คำนวณระดับพลังงานของโมเลกุลไฮโดรเจน ซึ่งเป็นระดับที่ง่ายที่สุดที่ทราบ วิธีอื่น ๆ ได้เปิดเผยคำตอบมานานแล้วโดยตรวจสอบความถูกต้องของการทำด้วย qubits โมเลกุลของไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนคล้ายคลื่นสองตัวจับนิวเคลียสสองตัว ซึ่งสัมพันธ์กับโฟตอนคล้ายคลื่นสองอันที่สั่นคลอนอย่างคลุมเครือในคอมพิวเตอร์ ซึ่งแต่ละอันเป็นโปรตอนเดียว
เบนจามิน แลนยอน ซึ่งขณะนี้อยู่ที่มหาวิทยาลัยอินส์บรุคในออสเตรีย
และทีมควีนส์แลนด์ได้ตั้งโปรแกรมสมการที่ควบคุมพฤติกรรมของอิเล็กตรอนใกล้กับโปรตอนในคอมพิวเตอร์ โดยปรับแต่งการจัดเรียงตัวกรอง ตัวเปลี่ยนความยาวคลื่น และส่วนประกอบทางแสงอื่นๆ ฮาร์ดแวร์ออปติกแต่ละชิ้นสอดคล้องกับลอจิกเกตที่เพิ่ม ลบ รวม และจัดการข้อมูลไบนารีในคอมพิวเตอร์มาตรฐาน จากนั้น นักวิจัยป้อน “ข้อมูล” เริ่มต้นที่สอดคล้องกับระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของโมเลกุล ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนพลังงานที่อิเล็กตรอนสามารถรับได้เมื่อโมเลกุลถูกกระตุ้นโดยอิทธิพลจากภายนอก
โฟตอนแต่ละตัวได้รับมุมโพลาไรซ์ที่แม่นยำ ซึ่งเป็นทิศทางของส่วนประกอบทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของสนาม ทำให้นักวิจัยสามารถป้อนข้อมูลลงในคอมพิวเตอร์ได้ ในการคำนวณครั้งแรก โฟตอนที่สองแบ่งปันข้อมูลบางส่วนผ่านการพัวพันกับตัวแรกและด้วยความเร็วแสงก็โผล่ออกมาจากเครื่องพร้อมกับตัวเลขแรกของคำตอบ ในกระบวนการวนซ้ำ ตัวเลขนั้นถูกใช้เป็นข้อมูลสำหรับการวิ่งอีกครั้ง โดยสร้างหลักที่สอง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำซ้ำ 20 รอบ
เมื่อทำตาม — บางคนบอกว่าเป็นการจำลอง — ฟิสิกส์ประหลาดแบบเดียวกับอิเล็กตรอนในพันธะอะตอม โฟตอนของคอมพิวเตอร์มีพลังงานที่อนุญาตถูกต้องภายใน 6 ส่วนในล้านส่วน
“ทุกครั้งที่คุณเพิ่มอิเล็กตรอนหรือวัตถุอื่นๆ เข้าไปในปัญหาควอนตัม ความซับซ้อนของปัญหาจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า” James Whitfield จาก Harvard ผู้เขียนร่วมในรายงานกล่าว “สิ่งที่ยอดเยี่ยม” เขากล่าวเสริม “คือทุกครั้งที่คุณเพิ่ม qubit ลงในคอมพิวเตอร์ พลังของมันจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าด้วย” ในภาษาทางการ พลังของคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะขยายใหญ่ขึ้นตามขนาดของมัน (ตามจำนวนคิวบิต) ตามขนาดของปัญหาควอนตัม ในความเป็นจริง Aspuru-Guzik กล่าวว่าคอมพิวเตอร์ “เพียง” 150 qubits หรือมากกว่านั้นจะมีพลังการประมวลผลมากกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั้งหมดในโลกปัจจุบันรวมกัน
วิทฟิลด์ใกล้จะสำเร็จการศึกษาเพื่อเป็นนักเคมีเชิงทฤษฎีแล้ว ในที่สุด เป้าหมายคือสามารถคำนวณระดับพลังงานและระดับปฏิกิริยาของโมเลกุลเชิงซ้อนที่รวมเข้าด้วยกันด้วยคะแนนหรือแม้แต่อิเล็กตรอนหลายร้อยตัว แม้ในปัญหาที่มีอิเล็กตรอนเพียงห้าตัวหรือมากกว่านั้น ความท้าทายของการคำนวณด้วยวิธีมาตรฐานก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนคอมพิวเตอร์มาตรฐานไม่สามารถรับมือได้
ผลงานชิ้นใหม่นี้ “ยอดเยี่ยม เป็นข้อพิสูจน์ของหลักการ มีหลักฐานเพิ่มเติมว่าสิ่งนี้ไม่ได้อยู่ในท้องฟ้าหรือไม่สามารถสร้างขึ้นได้” นักเคมี Birgitta Whaley จาก University of California, Berkeley กล่าว “นี่เป็นครั้งแรกที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมถูกนำมาใช้เพื่อคำนวณระดับพลังงานของโมเลกุล”
และในขณะที่การประชาสัมพันธ์ส่วนใหญ่ที่ได้รับจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ประหลาดใจกับพลังที่มีศักยภาพในการแบ่งจำนวนมหาศาลออกเป็นปัจจัยสำคัญของพวกเขา – กุญแจสำคัญในการถอดรหัสลับและปัญหาด้านความมั่นคงของชาติ – “สิ่งนี้มีนัยสำคัญสำหรับการใช้งานจริงด้วยวงกว้างมาก แอปพลิเคชัน” Whaley กล่าว การใช้งานเหล่านี้อาจรวมถึงความสามารถในการออกแบบระบบเคมีที่ซับซ้อนและวัสดุขั้นสูงด้วยคุณสมบัติที่ไม่เคยมีมาก่อนโดยมีการลองผิดลองถูกน้อยกว่า
การปรับขนาดเครื่องเป็นห้า 10 หรือหลายร้อยคิวบิตนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ในท้ายที่สุด โฟตอนไม่น่าจะทำหน้าที่เป็นคิวบิตได้เนื่องจากความยากลำบากในการพันกันและตรวจสอบโฟตอนจำนวนมาก อิเลคตรอน อะตอมจำลองที่เรียกว่าควอนตัมดอท อะตอมที่แตกตัวเป็นไอออน หรืออนุภาคอื่นๆ ในลักษณะนี้อาจก่อตัวเป็นหัวใจที่พร่ามัวของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในที่สุด นานแค่ไหนจากนี้? “ผมว่าน้อยกว่า 50 ปี แต่มากกว่า 10 ปี” ไวท์กล่าว
ในความสมมาตรที่โดดเด่นซึ่งสอดคล้องกับการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อแก้ปัญหาควอนตัม งานล่าสุดนี้สอดคล้องกับแนวคิดดั้งเดิมของไฟน์แมนในอีกทางหนึ่ง ในการพูดคุยที่ MIT ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1982 ในInternational Journal of Theoretical Physics Feynman ไม่เพียงแต่แนะนำพื้นฐานสำหรับ
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
