คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นใหม่ปลดปล่อยพลังการคำนวณที่มากขึ้น

คอมพิวเตอร์มีชื่อเสียงในด้านการทำงานกับข้อมูลไบนารี หรือศูนย์และหนึ่ง ซึ่งนำไปสู่คอมพิวเตอร์ที่มีพลังในการควบคุมโลกในปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันก็ถูกออกแบบมาเพื่อประมวลผลข้อมูลไบนารีเช่นกัน

มาร์ติน ริงบาวเออร์ เป็นนักฟิสิกส์เชิงทดลองจากอินส์บรุค ประเทศออสเตรีย

“อุปกรณ์หลักของคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีมากกว่าศูนย์และหนึ่ง” ริงบาวเออร์กล่าว “การจำกัดพวกมันให้ทำงานกับระบบไบนารีเท่านั้นจะทำให้พวกมันไม่สามารถทำงานได้เต็มที่”

การคำนวณด้วยตัวเลขควอนตัม

ทีมวิจัยที่นำโดยทอมัส มอนซ์ จากภาควิชาฟิสิกส์เชิงทดลอง มหาวิทยาลัยอินส์บรุค ได้พัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นใหม่ที่สามารถทำการคำนวณได้ด้วยตัวเลขควอนตัม หรือ qudits ซึ่งสามารถเพิ่มพลังการคำนวณได้มากขึ้นด้วยจำนวนอนุภาคควอนตัมที่น้อยลง

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร เนเชอร์ ฟิสิกส์

แม้ว่าการเก็บข้อมูลด้วยศูนย์และหนึ่งจะไม่ใช่วิธีที่มีประสิทธิภาพสูง แต่ก็เป็นวิธีที่ง่ายกว่าวิธีอื่น ๆ และมีความน่าเชื่อถือและทนทานต่อข้อผิดพลาด ซึ่งทำให้วิธีนี้เป็นมาตรฐานสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิกมาเป็นเวลานาน

ความพิเศษของการคำนวณควอนตัม

อย่างไรก็ตาม สิ่งต่าง ๆ จะเริ่มเปลี่ยนแปลงเมื่อพูดถึงการคำนวณควอนตัม คอมพิวเตอร์ควอนตัมของอินส์บรุคเก็บข้อมูลในอะตอมแคลเซียมที่ถูกจับแต่ละตัว โดยแต่ละอะตอมมีสภาวะที่แตกต่างกัน 8 สภาวะ และใช้เพียง 2 สภาวะในการเก็บข้อมูล คอมพิวเตอร์ควอนตัมส่วนใหญ่มีการเข้าถึงสภาวะควอนตัมที่มากกว่าที่พวกมันใช้ในการคำนวณ

ทีมนักฟิสิกส์ได้สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถใช้พลังเต็มที่ของอะตอมโดยใช้ qudits ในการคำนวณ ไม่เหมือนกับวิธีคลาสสิก วิธีใหม่ที่ใช้สภาวะมากขึ้นไม่ได้ส่งผลเสียต่อความน่าเชื่อถือของคอมพิวเตอร์

“ระบบควอนตัมมีสภาวะมากกว่า 2 สภาวะ และเราพบว่าเราสามารถควบคุมมันได้ทั้งหมด” ทอมัส มอนซ์กล่าว

งานที่ต้องการคอมพิวเตอร์ควอนตัม เช่น ปัญหาในฟิสิกส์ วิทยาศาสตร์วัสดุ หรือเคมี จะถูกแสดงออกมาในภาษาควอนตัมโดยธรรมชาติ หากพวกมันถูกเขียนใหม่สำหรับ qubits พวกมันอาจกลายเป็นปัญหาที่ซับซ้อนเกินไปสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีอยู่ในปัจจุบัน

“การทำงานกับมากกว่าศูนย์และหนึ่งเป็นเรื่องธรรมชาติ ไม่เพียงแต่สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการประยุกต์ใช้ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้วย ซึ่งช่วยให้เราปลดปล่อยพลังที่แท้จริงของระบบควอนตัม” มาร์ติน ริงบาวเออร์กล่าว

e. หากพวกมันถูกเขียนใหม่สำหรับ qubits พวกมันอาจกลายเป็นปัญหาที่ซับซ้อนเกินไปสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีอยู่ในปัจจุบัน “การทำงานกับมากกว่าศูนย์และหนึ่งเป็นเรื่องธรรมชาติ ไม่เพียงแต่สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการประยุกต์ใช้ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้วย ซึ่งช่วยให้เราปลดปล่อยพลังที่แท้จริงของระบบควอนตัม” มาร์ติน ริงบาวเออร์กล่าว