นักฟิสิกส์และทีมจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ หรือ MIT ในสหรัฐอเมริกา พัฒนาเทคนิคทางด้านควอนตัมที่เรียกว่า Quantum Fidelity ให้มีประสิทธิภาพสูงถึง 99.998% ซึ่งเป็นสถิติที่สูงที่สุดในโลกสำหรับวงการควอนตัมคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน โดยตัวเลขดังกล่าวจะช่วยทำให้การยกระดับ (Upscaling) กำลังการประมวลผลควอนตัมคอมพิวเตอร์นั้นเป็นไปได้ง่ายขึ้น
สรุปข่าว
Qubit และอุปสรรคการทำ Quantum Computer
โดยพื้นฐานแล้ว ควอนตัมคอมพิวเตอร์ (Quantum Computer) คือการใช้ระบบเก็บข้อมูลที่เรียกว่าคิวบิต (Qubit) ซึ่งบรรจุข้อมูลภายในได้มากกว่า 1 รูปแบบ ต่างจากแบบเดิมที่เรียกว่าบิต (Bit) ที่จะเก็บข้อมูลได้ 1 รูปแบบเท่านั้น
การประมวลผลในระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์ จะเป็นการนำข้อมูลจากแต่ละคิวบิตมาเข้าสู่ระบบประมวลผลเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ออกมา และด้วยความสามารถในการเก็บข้อมูลมากกว่า 1 รูปแบบในคิวบิตตัวเดียวกัน ทำให้เกิดการคำนวณแบบคู่ขนาน ซึ่งย่นระยะเวลาประมวลผลตลอดกระบวนการได้อย่างมหาศาล
อย่างไรก็ตาม การใช้คิวบิตเพื่อเก็บข้อมูล หรือที่เรียกว่า ควอนตัม อินฟอร์เมชัน (Quantum Information) นั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้ง่ายนัก เนื่องจากการทำงานในระดับควอนตัมที่เล็กกว่าอะตอมหรือโมเลกุลของสาร สถานะทางควอนตัม (Quantum state) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ข้อมูลภายในคิวบิตนั้นไวต่อสภาพแวดล้อมรอบ ๆ มาก ไม่ว่าจะเป็นสัญญาณรบกวนในธรรมชาติ (Background noise) หรืออุณหภูมิ ความดัน การคำนวณค่าต่าง ๆ ในระบบผิดพลาด ฯลฯ ล้วนทำให้ข้อมูลเกิดการสูญหายได้ทั้งหมด
งานวิจัยยกระดับ Qubit Fidelity จาก MIT
ปัญหาดังกล่าว เรียกว่าความเข้ากันได้ของคิวบิต หรือ Qubit Fidelity ซึ่งเลขยิ่งเข้าใกล้ร้อยละ 100 ก็ยิ่งแปลว่า Qubit ที่แลกเปลี่ยนข้อมูลกันนั้นมีประสิทธิภาพ และสามารถส่งต่อข้อมูลกันได้ และเทคนิคใหม่ของทีมวิจัยจาก MIT นั้นอ้างว่าสามารถบรรลุความเข้ากันได้ที่ระดับร้อยละ 99.998 เอาชนะสถิติเดิมจากอีกทีมวิจัยของ MIT ที่เคยทำได้ร้อยละ 99.92
เทคนิคดังกล่าวเป็นการผสาน 2 หลักการ ซึ่งเรียกว่าสัญญาณแบบสัดส่วน (Commensurate Pulse) และคลื่นไมโครเวฟโพลาร์ไรซ์แบบหมุน (Circularly polarized microwaves) ซึ่งใช้ในการดำเนินการเพื่อเพิ่มความสเถียรของ Quantum state ผ่านคิวบิตที่ทำงานในสภาวะนำไฟฟ้ายิ่งยวด (Superconducting qubit) ที่ทีมวิจัยเรียกว่า ฟลักโซเนียม (Fluxonium)
หรือโดยพื้นฐานที่สุดแล้ว การพัฒนาเทคนิคใหม่ของ MIT ก็คือการใช้หลักการทางฟิสิกส์และวิศวกรรมเพื่อลดปัจจัยที่จะก่อให้เกิดปัญหาความไม่สเถียรในการคำนวณของระบบ Qubit ซึ่งจะช่วยให้นักวิจัย และวิศวกร มีหนทางพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น หรือมีจำนวน Qubit มากขึ้น เพราะมีความเข้ากันได้ทางควอนตัมเพิ่มขึ้นจากงานวิจัยดังกล่าว
สำหรับงานวิจัยนี้มีชื่อว่า Suppressing Counter-Rotating Errors for Fast Single-Qubit Gates with Fluxonium และตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการพีอาร์เอ็กซ์ ควอนตัม (PRX Quantum) เป็นที่เรียบร้อยแล้ว
ที่มาข้อมูล : ทำข่าว
ที่มารูปภาพ : MIT, Interesting Engineering, Wikipedia