โดย Erik Vance เผยแพร่ 30 เมษายน 2018
เครือข่ายเซ็กซี่บาคาร่าควอนตัมขนาดใหญ่ที่พัวพันกับบิตควอนตัม 20 บิตได้นําคอมพิวเตอร์ควอนตัมเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น (เครดิตภาพ: ไอคิวโอกี อินส์บรุค/ฮาราลด์ ริทช์)
นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใหญ่ที่สุดและซับซ้อนที่สุดเท่าที่เคยมีมาโดยได้รับบิตควอนตัมหรือคิวบิตที่พัวพันกัน 20 บิตเพื่อพูดคุยกัน
จากนั้นทีมก็สามารถอ่านข้อมูลที่มีอยู่ในคิวบิตทั้งหมดที่เรียกว่าสร้างต้นแบบของควอนตัม
“หน่วยความจําระยะสั้น” สําหรับคอมพิวเตอร์ ในขณะที่ความพยายามที่ผ่านมาได้พัวพันกับอนุภาคกลุ่มใหญ่ๆ ในเลเซอร์อัลตร้าคอลด์ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยสามารถยืนยันได้ว่าพวกมันอยู่ในเครือข่ายจริงๆ
นักวิจัยกล่าวว่าการศึกษาของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 10 เมษายนในวารสาร Physics Review X ผลักดันคอมพิวเตอร์ควอนตัมให้อยู่ในระดับใหม่โดยเข้าใกล้สิ่งที่เรียกว่า “ความได้เปรียบของควอนตัม” ซึ่งคิวบิตมีประสิทธิภาพเหนือกว่าบิตคลาสสิกของคอมพิวเตอร์ที่ใช้ชิปซิลิกอน
การคํานวณแบบดั้งเดิมขึ้นอยู่กับภาษาไบนารีของ 0s และ 1s – ตัวอักษรที่มีตัวอักษรเพียงสองตัวหรือชุดของลูกโลกพลิกไปขั้วโลกเหนือหรือใต้ คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ใช้ภาษานี้โดยการส่งหรือหยุดการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านวงจรโลหะและซิลิกอนสลับขั้วแม่เหล็กหรือใช้กลไกอื่น ๆ ที่มีสถานะ “เปิดหรือปิด” คู่
อย่างไรก็ตาม คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ภาษาอื่น — โดยมี “ตัวอักษร” จํานวนไม่จํากัด
หากภาษาไบนารีใช้ขั้วเหนือและขั้วใต้ของโลกการคํานวณควอนตัมจะใช้จุดทั้งหมดในระหว่างนั้น เป้าหมายของการคํานวณควอนตัมคือการใช้พื้นที่ทั้งหมดระหว่างเสาด้วยแต่ภาษาดังกล่าวจะเขียนได้ที่ไหน? มันไม่เหมือนที่คุณสามารถหาเรื่องควอนตัมที่ร้านฮาร์ดแวร์ ดังนั้นทีมจึงดักจับแคลเซียมไอออนด้วยลําแสงเลเซอร์ โดยการเต้นไอออนเหล่านี้ด้วยพลังงานพวกเขาสามารถย้ายอิเล็กตรอนจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่งได้
ในฟิสิกส์ระดับมัธยมอิเล็กตรอนจะกระเด็นไปมาระหว่างสองชั้นเหมือนเลนเปลี่ยนรถ แต่ในความเป็นจริง
อิเล็กตรอนไม่มีอยู่ในที่เดียวหรือชั้นเดียว – พวกมันมีอยู่ในหลาย ๆ ชั้นในเวลาเดียวกันซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการซ้อนทับควอนตัม พฤติกรรมควอนตัมแปลก ๆ นี้ให้โอกาสในการคิดค้นภาษาคอมพิวเตอร์ใหม่ซึ่งเป็นภาษาที่ใช้ความเป็นไปได้ที่ไม่มีที่สิ้นสุด ในขณะที่การคํานวณแบบคลาสสิกใช้บิตไอออนแคลเซียมเหล่านี้ในการซ้อนทับกลายเป็นบิตควอนตัมหรือคิวบิต แม้ว่างานที่ผ่านมาจะสร้างคิวบิตดังกล่าวมาก่อน แต่เคล็ดลับในการสร้างคอมพิวเตอร์คือการทําให้คิวบิตเหล่านี้พูดคุยกัน
”การมีไอออนแต่ละตัวเหล่านี้ด้วยตัวเองไม่ใช่สิ่งที่คุณสนใจจริงๆ” Nicolai Friis ผู้เขียนคนแรกในเอกสารและนักวิจัยอาวุโสของสถาบันควอนตัมออปติกและข้อมูลควอนตัมในเวียนนาบอกกับ Live Science “ถ้าพวกเขาไม่คุยกัน แล้วสิ่งที่คุณทําได้คือการคํานวณแบบคลาสสิกที่มีราคาแพงมาก”
พูดคุยบิต เพื่อให้ได้คิวบิต “พูด” ในกรณีนี้อาศัยผลที่แปลกประหลาดอีกประการหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัมที่เรียกว่าการพัวพัน ความพัวพันคือเมื่ออนุภาคสองอนุภาค (หรือมากกว่า) ดูเหมือนจะทํางานในลักษณะที่ประสานงานกันและพึ่งพาได้แม้ว่าจะคั่นด้วยระยะทางที่กว้างใหญ่ก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่คิดว่าอนุภาคที่พัวพันกันจะเป็นกุญแจสําคัญในฐานะหนังสติ๊กคอมพิวเตอร์ควอนตัมจากการทดลองในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการปฏิวัติคอมพิวเตอร์
”เมื่อยี่สิบปีที่แล้วการพัวพันของอนุภาคสองอนุภาคเป็นเรื่องใหญ่” Rainer Blatt ผู้เขียนร่วมการศึกษาศาสตราจารย์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยอินส์บรุคในออสเตรียบอกกับ Live Science “แต่เมื่อคุณไปจริงๆและต้องการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม, คุณต้องทํางานกับไม่เพียง แต่พูดห้า, แปด, 10 หรือ 15 คิวบิต. ในท้ายที่สุดเราจะต้องทํางานกับคิวบิตอีกหลายคิวบิต”
ทีมสามารถพันกัน 20 อนุภาคเข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายที่มีการควบคุม — ยังคงขาดคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แท้จริง แต่เป็นเครือข่ายดังกล่าวที่ใหญ่ที่สุดจนถึงปัจจุบัน และในขณะที่พวกเขายังคงต้องยืนยันว่าทั้ง 20 คนพัวพันกันอย่างเต็มที่ แต่ก็เป็นก้าวที่มั่นคงสู่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในอนาคต จนถึงปัจจุบันคิวบิตไม่ได้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าบิตคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก แต่ Blatt กล่าวว่าช่วงเวลานั้นซึ่งมักเรียกว่าความได้เปรียบของควอนตัมกําลังจะมาถึง
”คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะไม่มีวันมาแทนที่คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก มันจะเพิ่มเข้าไปในพวกเขา” แบลตต์กล่าว “สิ่งเหล่านี้สามารถทําได้”เซ็กซี่บาคาร่า
