โซฟ์ทแบงค์ และ Quantinuum เผยแพร่เอกสารวิชาการที่กำหนดเส้นทางเชิงปฏิบัติสำหรับการคำนวณควอนตัมเชิงพาณิชย์

เอกสารวิชาการใหม่ของ SoftBank และ Quantinuum ที่มีชื่อว่า Quantum Computing Frontiers พยายามที่จะตอบคำถามที่สำคัญที่สุดและยังคงอยู่ในอุตสาหกรรมนี้: เมื่อไหร่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะกลายเป็นประโยชน์สำหรับการทำงานที่เกี่ยวข้องกับพาณิชย์? ไม่ใช่การรักษา “ความได้เปรียบของควอนตัม” เป็นเพียงช่วงเวลาเดียว แต่เอกสารวิจัย 65 หน้านี้กำหนดการทำงานเฉพาะกับเครื่องมือควอนตัมรุ่นต่างๆ ของ Quantinuum การวิเคราะห์มุ่งเน้นไปที่สองพื้นที่ที่ SoftBank กำลังวิจัยอยู่: เคมีควอนตัมสำหรับการใช้งานวัสดุและพลังงาน และการวิเคราะห์ข้อมูลทอพอโลยีสำหรับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับกราฟ เช่น การตรวจจับการฉ้อโกงทางโทรคมนาคม ผลลัพธ์คือการกำหนดกรอบการทำงานที่แสดงให้เห็นว่าการทำงานที่มีประโยชน์สามารถขยายได้เมื่อคุณภาพของไบต์ควอนตัม การแก้ไขข้อผิดพลาด และขนาดของระบบดีขึ้น (QNT )

การขยายความสามารถควอนตัม

แผนการคำนวณควอนตัมมักถูกนำเสนอผ่านมาตรการด้านฮาร์ดแวร์ เช่น ไบต์ควอนตัมทางกายภาพ ความน่าเชื่อถือของเกต หรือปริมาณควอนตัม แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้บอกผู้ผลิต ผู้ผลิตยา หรือผู้ให้บริการโทรคมนาคมว่าเครื่องสามารถทำอะไรได้บ้าง

SoftBank และ Quantinuum ใช้แนวทางที่มุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้มากขึ้น เอกสารเริ่มต้นด้วยปัญหาอุตสาหกรรมที่เป็นตัวแทน ประมาณการจำนวนไบต์ควอนตัมทางตรรกะ การนับเกต ความลึกของวงจร และอัตราความผิดพลาดที่จำเป็นในการแก้ไขปัญหาเหล่านั้น จากนั้นเปรียบเทียบความต้องการเหล่านั้นกับเครื่องมือควอนตัมรุ่นต่างๆ ของ Quantinuum

วิธีการนี้รวมถึงการก่อสร้างวงจรอย่างชัดเจน และการดำเนินการบนฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่หรือตัวจำลองเมื่อเป็นไปได้ สิ่งนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดช่องว่างระหว่างอัลกอริทึมที่มีแนวโน้มทางทฤษฎีและโปรแกรมที่สามารถนำไปใช้ได้ภายใต้ข้อจำกัดที่เป็นจริง

เคมีควอนตัมยังคงเป็นเป้าหมายที่มีคุณค่าสูง

เคมีควอนตัมถือเป็นหนึ่งในการประยุกต์ใช้ที่เป็นธรรมชาติที่สุดสำหรับการคำนวณควอนตัม เนื่องจากพฤติกรรมของโมเลกุลเองถูกควบคุมโดยกลไกควอนตัม เมื่อระบบโมเลกุลมีความซับซ้อนมากขึ้น การสร้างแบบจำลองโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของพวกมันอาจเป็นเรื่องที่ท้าทายสำหรับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก

เอกสารวิชาการมุ่งเน้นไปที่สถานะที่ตื่นตัวและปฏิกิริยาโฟโตเคมี สิ่งเหล่านี้มีอิทธิพลต่อวิธีการที่โมเลกุลดูดซับแสง เปลี่ยนรูป ส่งผ่านพลังงาน และเสื่อมสภาพตามเวลา การสร้างแบบจำลองที่ดีขึ้นสามารถสนับสนุนการออกแบบวัสดุที่ตอบสนองต่อแสง สวิตช์โมเลกุล เทคโนโลยีพลังงาน วินโดว์ที่ชาญฉลาด จอแสดงผลความเป็นจริงเสริม อุปกรณ์เครือข่ายออปติคัล และผลิตภัณฑ์ที่ทันสมัยอื่นๆ

การแก้ไขข้อผิดพลาดยังคงเป็นข้อจำกัดที่กำหนด

การทำงานด้านเคมีควอนตัมยังให้ความเป็นจริงที่มีประโยชน์เกี่ยวกับสภาพของเทคโนโลยีนี้

การศึกษานี้ใช้เทคนิคที่อาศัยการประมาณค่าเฟส รวมถึงวิธีการวัดความแตกต่างระหว่างสถานะพลังงานของโมเลกุล มันรวมถึงรหัสแก้ไขข้อผิดพลาด Steane ซึ่งเข้ารหัสลอจิกัลไบต์หนึ่งตัวทั่วไบต์ควอนตัมทางกายภาพเจ็ดตัว และเหมาะสมสำหรับการทดลองความทนทานต่อข้อผิดพลาดในระยะแรก

ผลลัพธ์ที่ได้จากการใช้สภาพแวดล้อม H2 และ Helios ของ Quantinuum บ่งชี้ว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดสามารถมีประโยชน์ได้เมื่อความลึกของวงจรเพิ่มขึ้น แต่การนำไปใช้ที่เข้ารหัสยังคงไม่เหนือกว่าวงจรลอจิกัลที่ไม่มีการเข้ารหัสแบบอุดมคติ ข้อผิดพลาดของหน่วยความจำ เวลาไม่ทำงาน ค่าใช้จ่ายในการเข้ารหัส และต้นทุนของการดำเนินการที่ไม่ใช่คลิฟฟอร์ดยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญ

จาก Helios ไปสู่ระบบ Lumos ที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด

แผนการนี้ตามรุ่นฮาร์ดแวร์ของ Quantinuum สี่รุ่น: Helios, Sol, Apollo และ Lumos

Helios คือระยะปัจจุบัน สำหรับเคมี เอกสารเชื่อมโยงมันกับการทดลองทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับออร์บิทัลสปินประมาณ 50 ตัว พร้อมกับการแสดงลอจิกัลที่เล็กกว่าซึ่งเกี่ยวข้องกับออร์บิทัลสปินประมาณ 10 ตัว การใช้งานที่คาดหวังคือการตรวจสอบทางเทคนิคและหลักฐานการแสดงผลของสถานะที่ตื่นตัวของโมเลกุลขนาดเล็ก

Sol ซึ่งมีเป้าหมายสำหรับปี 2027 ถูกนำเสนอเป็นระยะการขยายขนาดเบื้องต้น แผนการคาดการณ์การทดลองทางกายภาพที่ใหญ่ขึ้นและเสถียรภาพลอจิกัลในระยะแรก แต่ภาระงานเคมีลอจิกัลยังคงเล็ก การใช้งานที่เกี่ยวข้องกับพาณิชย์อยู่ที่การประยุกต์ใช้สถานะที่ตื่นตัวที่จำกัดและความก้าวหน้าในการวิจัยสำหรับบริษัทเภสัชกรรมและวัสดุ

Apollo ซึ่งมีเป้าหมายสำหรับปี 2029 เป็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญยิ่งขึ้น ภายใต้สมมติฐานของเอกสาร การคำนวณลอจิกัลอาจขยายไปสู่ออร์บิทัลสปินประมาณ 100 ตัว ซึ่งสนับสนุนการสร้างแบบจำลองวัสดุขนาดกลางและคำนวณสถานะที่ตื่นตัวที่มีความหมายมากขึ้น นี่คือระยะที่แผนการเริ่มเชื่อมโยงเทคโนโลยีกับการลดต้นทุนการวิจัยและพัฒนา

Lumos ซึ่งวางแผนเป็นระบบที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดขนาดใหญ่สำหรับทศวรรษ 2030 เป็นระยะที่มีความทะเยอทะยานที่สุด เอกสารเชื่อมโยงมันกับออร์บิทัลสปินลอจิกัลมากกว่า 100 ตัว ความแม่นยำทางเคมี และการทำงานค้นพบวัสดุแบบปรับขนาด

การตรวจจับการฉ้อโกงอาจเสนอวิธีเชิงพาณิชย์ที่เร็วขึ้น

โดเมนของเอกสารที่สอง การวิเคราะห์ข้อมูลทอพอโลยี อาจตามเส้นทางที่สั้นกว่าในการใช้งานเชิงพาณิชย์

การวิเคราะห์ข้อมูลทอพอโลยีศึกษาความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างหรือ “รูปร่าง” ของชุดข้อมูลที่ซับซ้อน ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกราฟ สามารถระบุรูปแบบที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อ ลูป คลัสเตอร์ และความสัมพันธ์เชิงมิติที่สูงกว่าที่อาจเป็นเรื่องยากที่จะตรวจจับได้ด้วยสถิติแบบคลาสสิก

SoftBank และ Quantinuum ตรวจสอบว่าเทคนิคเหล่านี้สามารถปรับปรุงการตรวจจับการฉ้อโกงทางโทรคมนาคมได้หรือไม่ โทรศัพท์ ข้อความ ความสัมพันธ์ของบัญชี และการโอนเงินสามารถแสดงเป็นเครือข่าย โดยใช้เครือข่ายประสาทเทียมกราฟเพื่อระบุโหนดหรือกิจกรรมที่น่าสงสัย

เส้นทางสำหรับโครงสร้างพื้นฐานไฮบริดควอนตัมและ AI

SoftBank และ Quantinuum วางทั้งสองโดเมนของการประยุกต์ใช้ภายในความมุ่งมั่นต่อ “ศูนย์ข้อมูล AI ควอนตัม” ในแบบจำลองนี้ หน่วยประมวลผลควอนตัมจะไม่แทนที่หน่วยประมวลผลกราฟิก หน่วยประมวลผลกลาง หรือซูเปอร์คอมพิวเตอร์ แต่จะทำงานเป็นตัวเร่งความเร็วที่เชี่ยวชาญภายในโครงสร้างพื้นฐานไฮบริด

ระบบคลาสสิกจะยังคงจัดการการเตรียมข้อมูล การเรียนรู้ของเครื่อง จัดลำดับ และการประมวลผลหลังการทำงาน ควอนตัมโปรเซสเซอร์จะถูกกำหนดให้ทำงานเฉพาะส่วนของการทำงานที่อัลกอริทึมควอนตัมให้ประโยชน์ในการคำนวณที่มีความหมาย

องค์กรไม่จำเป็นต้องรอ Lumos

หนึ่งในข้อสรุปที่เป็นประโยชน์ที่สุดของเอกสารคือบริษัทต่างๆ ไม่ควรรอระบบที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดอย่างสมบูรณ์ก่อนที่จะเริ่มการวิจัยการประยุกต์ใช้

การสร้างการทำงานควอนตัมที่มีประโยชน์เชิงพาณิชย์จำเป็นต้องมมากกว่าแค่การเข้าถึงฮาร์ดแวร์ องค์กรต้องมีชุดข้อมูลที่เหมาะสม ความเชี่ยวชาญด้านโดเมน ปัญหาในการเปรียบเทียบ ข้อมูลอ้างอิงแบบคลาสสิก อัลกอริทึมที่เชี่ยวชาญ และการผสานรวมกับระบบ AI และการประมวลผลประสิทธิภาพสูงแบบคลาสสิกที่มีอยู่ การพัฒนาความสามารถเหล่านี้อาจใช้เวลาหลายปี

การทดลองในระยะใกล้สามารถสร้างคุณค่าได้แม้ว่าฮาร์ดแวร์ควอนตัมยังไม่เหนือกว่าตัวเลือกแบบคลาสสิก บริษัทต่างๆ สามารถระบุปัญหาภายในที่เหมาะสม คำนวณความต้องการทรัพยากร พัฒนาการทำงานไฮบริด และกำหนดมาตรการที่จะพิจารณาว่าการทำงานควอนตัมให้ประโยชน์หรือไม่

เอกสารวิชาการของ SoftBank และ Quantinuum มีคุณค่ามากที่สุดไม่ใช่เพราะมันกล่าวว่ารู้วันที่แน่นอนของความได้เปรียบควอนตัมเชิงพาณิชย์ แต่เพราะมันปฏิเสธที่จะรักษาความได้เปรียบนั้นเป็นเหตุการณ์เดียว โดยการเชื่อมโยงการทำงานที่เป็นรูปธรรมกับ Helios, Sol, Apollo และ Lumos เอกสารวิชาการนำเสนอการนำควอนตัมมาใช้เป็นกระบวนการที่ค่อยเป็นค่อยไปของการตรวจสอบทางเทคนิค การพัฒนาการทำงาน และการขยายความเกี่ยวข้องทางเศรษฐกิจ เส้นทางเวลายังคงไม่แน่นอน แต่กรอบการทำงานที่มุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้เป็นวิธีที่น่าเชื่อถือมากกว่าสำหรับองค์กรในการตัดสินใจว่าเมื่อใด ที่ไหน และทำไม การคำนวณควอนตัม อาจมีค่าใช้จ่าย