Quantum Machines และ Nvidia ได้ร่วมมือกันใช้ Machine Learning เพื่อพัฒนา Quantum Computer ให้เข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น โดยเน้นการแก้ไขปัญหาที่เรียกว่า Quantum Error Correction ซึ่งเป็นกระบวนการที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานได้แม่นยำขึ้น แม้จะมีข้อผิดพลาดระหว่างการคำนวณ

ทั้งสองบริษัทใช้เทคโนโลยีของ Nvidia ร่วมกับอัลกอริธึม Machine Learning เพื่อปรับแต่งการควบคุม qubit หรือหน่วยข้อมูลใน Quantum Computer โดยเฉพาะการปรับแต่ง “π pulses” ซึ่งช่วยควบคุมการหมุนของ qubit เพื่อรักษาความเสถียรและประสิทธิภาพของระบบ

ผลจากความร่วมมือนี้แสดงให้เห็นว่า การปรับแต่งระบบอย่างต่อเนื่องสามารถช่วยลดข้อผิดพลาดและเพิ่มความแม่นยำของ Quantum Computer ได้ในระยะยาว ซึ่งเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนา Quantum Computer ที่สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดได้เอง

ความสำเร็จนี้ยังเป็นเพียงจุดเริ่มต้น โดยทีมงานคาดหวังว่าจะนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้กับ Quantum Computer ขนาดใหญ่ในอนาคต และทำให้การพัฒนา Quantum Computer ก้าวหน้าขึ้นไปอีกระดับ

ที่มา – techcrunch.com

Quantum Computer คืออะไร

Quantum Computer หรือ คอมพิวเตอร์ควอนตัม คือรูปแบบของคอมพิวเตอร์ที่ใช้หลักการทางควอนตัมฟิสิกส์ในการประมวลผลข้อมูล ซึ่งแตกต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไป (Classical Computer) ที่ใช้บิต (bit) ในการแทนข้อมูลเป็น 0 หรือ 1 แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ ควอนตัมบิต หรือ คิวบิต (qubit) ซึ่งสามารถอยู่ในสถานะ 0, 1 หรือทั้งสองสถานะพร้อมกัน (เรียกว่า Superposition)

คุณสมบัติสำคัญของ Quantum Computer

• Superposition: คิวบิตสามารถอยู่ในหลายสถานะพร้อมกัน ทำให้สามารถประมวลผลข้อมูลได้หลายชุดในเวลาเดียวกัน
• Entanglement: คิวบิตที่ถูกพันกัน (Entangled) จะมีความเชื่อมโยงกันอย่างลึกซึ้ง แม้จะอยู่ห่างกัน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผล
• Quantum Interference: การแทรกแซงควอนตัมช่วยในการเพิ่มโอกาสของผลลัพธ์ที่ถูกต้อง และลดโอกาสของผลลัพธ์ที่ผิดพลาด

ประโยชน์ของ Quantum Computer

• การคำนวณที่ซับซ้อน: เช่น การถอดรหัสลับที่ใช้เวลานานในคอมพิวเตอร์ทั่วไป
• การจำลองโมเลกุล: ช่วยในการพัฒนายาและวัสดุใหม่
• การเพิ่มประสิทธิภาพ (Optimization): ใช้ในโลจิสติกส์และการวางแผนที่ซับซ้อน

อย่างไรก็ตาม Quantum Computer ยังอยู่ในระยะพัฒนา และยังไม่สามารถใช้งานได้อย่างแพร่หลาย เนื่องจากยังต้องแก้ไขเรื่องการเสถียรและปราศจากข้อผิดพลาด (Quantum Error Correction)

Quantum Error Correction คืออะไร

Quantum Error Correction หรือ การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม คือกระบวนการที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อป้องกันและแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการประมวลผลข้อมูลควอนตัม ข้อผิดพลาดเหล่านี้อาจเกิดจากสภาวะแวดล้อมภายนอก เช่น ความร้อน หรือการรบกวนอื่น ๆ ที่ส่งผลต่อสถานะของควอนตัมบิต (qubit)

ความสำคัญของ Quantum Error Correction

เนื่องจากควอนตัมบิตมีความไวต่อการรบกวน (Decoherence) และข้อผิดพลาด เช่น:

1. Bit-flip error: ข้อผิดพลาดที่สถานะของคิวบิตเปลี่ยนจาก 0 เป็น 1 หรือจาก 1 เป็น 0
2. Phase-flip error: ข้อผิดพลาดที่เฟสของคิวบิตเปลี่ยนไป ทำให้ข้อมูลที่เก็บไว้ผิดพลาด
3. Decoherence: การสูญเสียสถานะควอนตัมของคิวบิต ซึ่งทำให้การคำนวณไม่แม่นยำ

หลักการทำงานของ Quantum Error Correction

1. Redundancy: ใช้คิวบิตเพิ่มเติมเพื่อช่วยในการตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาดของคิวบิตที่ใช้งานจริง
2. Syndrome Measurement: การตรวจสอบข้อผิดพลาดโดยไม่รบกวนสถานะควอนตัมเดิมของระบบ
3. Error Recovery: การแก้ไขข้อผิดพลาดที่ตรวจพบโดยใช้คิวบิตเพิ่มเติมและการวัดผลที่เหมาะสม

ตัวอย่าง Quantum Error Correction Code

1. Shor Code: ใช้ 9 คิวบิตในการแก้ไขข้อผิดพลาดทั้ง Bit-flip และ Phase-flip
2. Surface Code: เป็นหนึ่งในโค้ดที่นิยมใช้และสามารถปรับขยายได้ง่าย

ประโยชน์ของ Quantum Error Correction

Quantum Error Correction เป็นสิ่งจำเป็นในการทำให้ Quantum Computer สามารถประมวลผลได้อย่างถูกต้องและเสถียร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเพิ่มจำนวนคิวบิตในระบบ ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการพัฒนา Quantum Computer ให้สามารถใช้งานได้จริงในเชิงพาณิชย์