นักวิจัยชาวจีนสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบวงจรแสง

ทีมนักวิจัยจากสถาบันวิจัยต่างๆ ทั่วประเทศจีนได้แสดงความสามารถควอนตัมเหนือกว่าโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟตอน最近 ได้มีการตีพิมพ์บทความในวารสาร Science โดยอธิบายถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมนี้ว่า “Jiuzhang”

ตามรายงานของ LiveScience คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ออกแบบโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน มีพลังมากกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ออกแบบโดย Google (GOOGL ) ในปี 2019 ในปี 2019 Google ได้อ้างว่าได้ออกแบบคอมพิวเตอร์แรกที่สามารถบรรลุ “ความเหนือกว่าควอนตัม” ซึ่งหมายถึงการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อเอาชนะคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม Jiuzhang มีความเร็วมากกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ออกแบบโดย Google ประมาณ 10 พันล้านเท่า

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ประเทศจีนได้ลงทุนอย่างมากในด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม โดยให้ทุนสนับสนุนการวิจัยที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติสำหรับวิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัมประมาณ 10 พันล้านดอลลาร์ นอกจากนี้ ประเทศจีนยังเป็นผู้นำในด้านเครือข่ายควอนตัมในปัจจุบัน เครือข่ายควอนตัมใช้กลไกควอนตัมในการเข้ารหัสข้อมูลขณะถูกส่งผ่านระยะทางที่ยาว

คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้คุณสมบัติเฉพาะของอนุภาคควอนตัมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมสามารถประมวลผลข้อมูลที่มีอยู่ในสองสถานะเท่านั้น บิตในระบบไบนารี่ใช้เลข 1 และ 0 ในการแสดงข้อมูล และมีข้อจำกัดมากกว่าบิตควอนตัม (qubit) ซึ่งสามารถมีสถานะมากกว่าสองสถานะในเวลาเดียวกัน คุณสมบัตินี้ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถจัดการปัญหาที่ซับซ้อนและประมวลผลงานได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม

มีการทฤษฎีมาอย่างยาวนานแล้วว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเอาชนะคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมได้อย่างมาก แต่การผลิตคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เชื่อถือได้เป็นความท้าทายด้านวิศวกรรมที่ยังคงดำเนินอยู่ คอมพิวเตอร์ควอนตัมมักต้องตั้งอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือตัวแปรสภาพแวดล้อมอื่นๆ ที่อาจทำให้การคำนวณของคอมพิวเตอร์ควอนตัมผิดพลาด กลุ่มวิจัยทั่วโลกได้ทดลองกับวิธีการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมต่างๆ ในขณะที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google ใช้วัสดุซูเปอร์คอนดักเตอร์ที่รวมกับชิป Jiuzhang ใช้วงจรแสง

เพื่อทดสอบ Jizhang ทีมวิจัยได้ให้คอมพิวเตอร์คำนวณผลลัพธ์ของวงจรที่ใช้แสงและคืนค่ารายชื่อตัวเลข ซึ่งเรียกว่า การประมาณค่าบอซอนแบบกอสเซียน เป้าหมายคือการตรวจจับโฟตอนให้ได้มากที่สุด Jiuzhang เป็นวงจรแสงเองและสามารถตรวจจับโฟตอนเฉลี่ย 43 โฟตอน โดยมีผลลัพธ์สูงสุด 76 โฟตอน

ตามบทความที่ตีพิมพ์ใน Science ใช้เวลาประมาณ 200 วินาทีในการสร้างรายชื่อตัวเลขสำหรับการทดสอบแต่ละครั้งของคอมพิวเตอร์ควอนตัม คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมจะใช้เวลาประมาณ 2.5 พันล้านปีในการสร้างรายชื่อตัวเลขเดียวกัน หากอัตราการคำนวณนี้ยังคงเท่าเดิมสำหรับงานอื่นๆ คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจสามารถคำนวณได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมถึง 100 ล้านเท่า

ควรทราบว่า Jiuzhang สามารถทำงานได้เฉพาะงานที่ถูกออกแบบมาเท่านั้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับการประมาณค่าบอซอนแบบกอสเซียน Jiuzhang ไม่ใช่คอมพิวเตอร์ควอนตัมทั่วไป แต่เป็นก้าวหนึ่งในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริง

ตามรายงานของ TechXplore คอมพิวเตอร์ Jiuzhang ไม่ใช่ตัวอย่างเดียวของความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีการคำนวณแบบแสงซึ่งมีผลกระทบต่อปัญญาประดิษฐ์ ทีมนักวิจัยได้ตรวจสอบความก้าวหน้าล่าสุดเกี่ยวกับการใช้การคำนวณแบบแสงในการคำนวณภาพและพบว่าแพลตฟอร์มการคำนวณแบบแสงสามารถทำงานร่วมกับเครือข่ายประสาทเทียมลึกได้

ทีมวิจัยได้ศึกษาตัวอย่างการคำนวณแบบแสงร่วมกับ AI และพบว่าการอนุมาน AI ที่ใช้แสงในการเคลื่อนที่ผ่านอุปกรณ์แบบแสงสามารถใช้ในการสร้างเทคโนโลยีการคำนวณภาพใหม่ๆ ได้ รวมถึงเครือข่ายประสาทเทียมแบบแสงซึ่งสามารถประมวลผลและจำแนกวัตถุได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องใช้พลังงานจากภายนอก แต่ขึ้นอยู่กับแสงเข้ามาเพื่อใช้ในการคำนวณ

อุปกรณ์ AI ที่ทำงานในระบบ เช่น บ้านอัจฉริยะ เซ็นเซอร์ระยะไกล และรถยนต์ไร้คนขับสามารถเพิ่มพลังของคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์แบบปกติได้โดยใช้แสงในการวิเคราะห์วัตถุและสิ่งแวดล้อมโดยรอบวัตถุนั้นได้อย่างรวดเร็ว ระบบคอมพิวเตอร์แบบไฮบริดสามารถใช้ทั้งความยืดหยุ่นของคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมและความเร็วของคอมพิวเตอร์แบบแสงได้