โลกคอมพิวเตอร์กำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทุกวันมีอุปกรณ์ใหม่เข้ามาทำให้รุ่นก่อนล้าสมัย จากท่อสูบ, ทรานซิสเตอร์, วงจรผสาน จนถึงอุปกรณ์หน้าจอสัมผัส การก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเปลี่ยนวิธีการคำนวณและสไตล์การเขียนโปรแกรม โปรแกรมแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำงานได้กับอุปกรณ์ใหม่ ซอฟต์แวร์ต้องมีประสิทธิภาพ ตอบสนองเร็ว และโต้ตอบได้ดี
ความแตกต่างพื้นฐานคือฮาร์ดแวร์ที่ปฏิวัติ: เร็วขึ้น ปล่อยความร้อนน้อยลง และทำงานหลายงานพร้อมกันโดยไม่ต้องสลับหรือจัดตารางงาน
การคำนวณแบบดั้งเดิม (Conventional Computing)
หมายถึงการคำนวณแบบคลาสสิก คอมพิวเตอร์ดั้งเดิมทำ 2 งานหลัก: จัดเก็บข้อมูลในหน่วยความจำ และนำอัลกอริทึม/สูตรมาประมวลผลเพื่อผลลัพธ์ตามต้องการ
- อาศัยวงจรไฟฟ้าที่มี 2 สถานะ: ปิด (0) และ เปิด (1)
- หน่วยพื้นฐานคือ Bit มีค่า 0 หรือ 1 ทุกข้อมูลแสดงได้ด้วย 0 และ 1 (Unicode ใช้แทนตัวอักษร, สัญลักษณ์, ฯลฯ)
- วงจรคำนวณเรียกว่า Logic Gates ประกอบจากทรานซิสเตอร์ ทั้งหมดมีสถานะ On/Off เท่านั้น
- ใช้ทรานซิสเตอร์ CMOS ที่ทำจากเซมิคอนดักเตอร์โลหะ-ออกไซด์
- ประมวลผลส่วนใหญ่ใน CPU มี Control Unit (CU) จัดการคำนวณ และ ALU คำนวณจริง
- มีปัญหาที่คอมพิวเตอร์ดั้งเดิมใช้เวลาหลายพันล้านปีในการแก้ ไม่รู้ว่าจะได้คำตอบหรือไม่ และถ้ได้ก็ไม่แน่ใจว่าถูกต้อง
การคำนวณควอนตัม (Quantum Computing)
อาศัยกฎของฟิสิกส์ควอนตัม อิงจากความเป็นไปได้ที่มีสถานะมากกว่า 2 สถานะ อะตอมเป็นอนุภาคควอนตัมที่เคลื่อนที่ไปมาในเวลาและอยู่ได้ 2 สถานที่พร้อมกัน คอมพิวเตอร์ควอนตัมนำพฤติกรรมแปลกประหลาดนี้มาใช้เพื่อความเร็วในการคำนวณ
- อาศัยกฎฟิสิกส์ควอนตัม อนุภาคมีสถานะมากกว่า 2
- หน่วยพื้นฐานคือ Qubit (Quantum bit) อาศัยปรากฏการณ์อิเล็กตรอนหมุน มีสถานะซูเปอร์พอซิชัน (0 และ 1 พร้อมกัน) Qubits ถูกแยกจากสิ่งแวดล้อม
- วงจรทั้งหมดปฏิวัติด้วยกฎฟิสิกส์ควอนตัม
- อุปกรณ์ SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) แมกนีโตมิเตอร์ไว้ความสูง วัดสนามแม่เหล็กอ่อนๆ จากลูปซูเปอร์คอนดักเตอร์
- ตอนนี้มี QPU (Quantum Processing Unit) ชิปควอนตัมประกอบด้วยคิวบิตเชื่อมต่อกันหลายตัว
- เหมาะสำหรับปัญหาเพิ่มประสิทธิภาพ (Optimization) เช่น การจอดเครื่องบิน ความเร็วคำนวณเร็วกว่าหลายพันล้านเท่า จัดการข้อมูลปริมาณมาก เข้ารหัสที่แฮกไม่ได้ เปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการคำนวณ
คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะไม่แทนที่คอมพิวเตอร์ส่วนตัว เพราะไม่ใช่ทุกอุปกรณ์ต้องการระบบซับซ้อนนี้ จะใช้งานเฉพาะปัญหายากที่แก้ไม่ได้ในปัจจุบัน
