คอมพิวเตอร์ แม้ดูเรียบง่าย ความสามารถและความเร็วในการแก้ปัญหาและสมการ คือสิ่งที่สมองมนุษย์ทำไม่ได้ คอมพิวเตอร์ ไม่ใช่แค่สื่อให้แอปพลิเคชัน แต่ในเบื้องลึก คือ เครื่องคิดเลข คุณสั่งคอมพิวเตอร์ มันนำคำสั่งไปประมวลผลในหน่วยประมวลผล โหลด ประมวลผล และปรับเทียบก่อนให้ผลลัพธ์ที่ต้องการ แม้คอมพิวเตอร์ทำงานตามคำสั่งมนุษย์ ความสามารถในการประมวลผลคำสั่ง และปรับเทียบโดยไม่มีโอกาสผิดพลาดจากการทำด้วยมือ คือสิ่งที่ทำให้เครื่องจักรมีประสิทธิภาพมากกว่ามนุษย์ ในขณะที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกช่วยคำนวณในชีวิตจริงมานาน ความต้องการในการพัฒนาเทคโนโลยีและสร้างสังคมอิงเทคโนโลยี ได้ยกข้อกำหนดสำหรับโซลูชันขั้นสูงมากขึ้นสำหรับปัญหาคำนวณในสาขาประเทศต่างๆ และเนื่องจากปัญหาเหล่านี้ยากเกินไปสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิก นักวิจัยจึงหันไปสู่ quantum computing
ผู้ผลิตระบบคอมพิวเตอร์อเมริกัน IBM เปิดตัวสิ่งที่อ้างว่าเป็น "เครื่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมรวมครบวงจรเครื่องแรกของโลก" เรียกว่า IBM Q System One Q System One คืออะไร? IBM วางเดิมพันอะไร? สิ่งนี้หมายถึงอะไรต่ออนาคตของระบบคอมพิวติ้ง? มาเข้าใจกัน "ทีละบิต" (bit-by-bit)
Quantum Computing ในขั้นพื้นฐาน
ทุกคนเคยเรียนเลขฐานสอง (binary) ที่โรงเรียนใช่ไหม? ภาษาที่คอมพิวเตอร์เข้าใจ? จดจำได้ไหม? คอมพิวเตอร์คลาสสิกไม่ยอมรับหรือเข้าใจคำสั่งที่เขียนเป็นคำ ทุกสิ่งที่คุณทำบนคอมพิวเตอร์ ถูกเก็บในหน่วยความจำเป็นชิ้นข้อมูลในรูปแบบหน่วย binary ที่ประกอบด้วยแค่ 0 และ 1 ดังนั้น คอมพิวเตอร์คลาสสิกคำนวณทุกอย่างใน binary เนื่องจากหน่วย binary เป็นได้แค่ 0 หรือ 1 ขีดจำกัดความซับซ้อนของการคำนวณที่คอมพิวเตอร์จัดการได้ จึงถูกจำกัดด้วย มีเกณฑ์มาตรฐานที่คอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำได้ เนื่องจากข้อจำกัดของอัลกอริทึมในการประมวลผลและเก็บข้อมูลเกินขีดจำกัดและความซับซ้อนเฉพาะ
นี่คือที่มาของ quantum computing Quantum computing ทำงานบนกฎของ quantum mechanics วิทยาศาสตร์ที่ศึกษากระดาษละเอียดเล็กกว่าโมเลกุล จริงๆ แล้วเล็กกว่าอะตอม กระดาษเหล่านี้เรียกว่า subatomic particles หรือ quantum particles ตอนนี้ ลองพิจารณาว่ากระดาษ subatomic เหล่านี้คือบิตของคอมพิวเตอร์ ใน quantum computing ข้อมูลที่คอมพิวเตอร์รับ สามารถจัดการเพิ่มเติมเป็นบิตที่ซับซ้อนและเล็กลงไปได้
สิ่งนี้ทำได้โดยปรากฏการณ์ที่เรียกว่า quantum entanglement (การพันกันแบบควอนตัม) การซ้อนทับบิต binary บนกันเพื่อสร้างบิตข้อมูลที่เชื่อมโยง คู่ หรือกลุ่ม บิตคู่มีแนวโน้มประมวลผลข้อมูลซับซ้อนและ מורכב มากกว่า เนื่องจากสามารถอยู่ในสถานะมากกว่าหนึ่งสถานะ ไม่เหมือน binary บิตเหล่านี้ พันกัน กันขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของกันและกัน เรียกว่า qubits (ควบิต)
Quantum computing พื้นฐานคือ นำการศึกษาคอมพิวเตอร์ไปสู่มาตราส่วนเล็กลง คู่ของบิต binary 0 และ 1 ในสถานะควอนตัม สามารถสร้างสถานะ embodied 4 แบบได้หากซ้อนทับกัน คล้ายกัน 3 qubits ของ 0 และ 1 สามารถจับคู่ได้ 8 สถานะ ตอนนี้ลองจินตนาการว่ามีหลายร้อย มันจะให้คู่ของสถานะที่เกินจำนวนอนุภาคในจักรวาล นั่นคือขอบเขตของ quantum computation
Quantum Computing ให้อะไรกับเรา?
เราได้ยินการคาดการณ์มากมาย เกี่ยวกับตลาดหุ้น กีฬา เศรษฐกิจโลก/ประเทศ การวิจัยทางการแพทย์ และสภาพอากาศ การคาดการณ์เหล่านี้ นำทางการตัดสินใจชีวิตประจำวัน และรูปทรงส่วนใหญ่ของอนาคตเรา แต่มันมาจากไหน? การคำนวณ (Computation) ซอฟต์แวร์และเครื่องจักรคอมพิวเตอร์ รันข้อมูลและข้อมูลเข้า บนอัลกอริทึมคณิตศาสตร์ เพื่อกำหนดหรือประมาณการ ว่าอนาคตของสาขานั้นจะเป็นอย่างไร
ข้อมูลจากกระแสน้ำทะเล กำหนดสภาพอากาศพรุ่งนี้ MRI ในโรงพยาบาล ช่วยหมอหาการรักษาที่ดีที่สุด การตัดสินใจปัจจุบันของคอนโกลอเมอเรตธุรกิจ ให้นักวิเคราะห์การเงินจัดการแผนภูมิหุ้น และเปลี่ยนรูปทรงเศรษฐกิจพรุ่งนี้ อย่างไรก็ตาม ยังมีปัญหาการคำนวณซับซ้อนหลายอย่าง ที่ไกลเกินกว่าความเข้าใจของคอมพิวเตอร์คลาสสิกหรือกำลังสมองบนโลก Quantum computing อาจเป็นการอัปเกรดระดับสูงสำหรับสิ่งที่เรารู้จักในการวิเคราะห์คำนวณ สภาพอากาศและสถานะการเงินจะมีให้เร็วกว่าที่เราต้องเผชิญผลกระทบ
หมอและศัลยแพทย์จะค้นพบใหม่ๆ และเปลี่ยนการบริหารยาไปตลอดกาล เราจะเพิ่มประสิทธิภาพทรัพยากรทั้งหมด และกำจัดของเสียหมด ผิดพลาดจากการคำนวณและอัลกอริทึมจะหายไป และอีกทั้ง เราอาจถอดรหัสการเกิดขึ้นของธรรมชาติและปรากฏการณ์ได้ เนื่องจากธรรมชาติเองทำงานบนคุณสมบัติของอนุภาค subatomic
ทำไมผู้ผลิตคอมพิวเตอร์จึงลงมือ Quantum Computing?
เหตุผลหนึ่งอาจเป็น การแข่งขันสร้าง 독점 และครอบครองเทคโนโลยีของโลก ในสังคมที่พึ่งพาเทคโนโลยีอย่างเรา เราได้สละข้อมูลส่วนตัวมากมายให้กับคอร์ปอเรชั่นเทคโนโลยีชั้นนำ และโครงการเทคโนโลยีที่รัฐสนับสนุน ผู้ที่ควบคุมเทคโนโลยีแบบนี้ ก็ควบคุมโลกได้จริง Quantum computing เป็น next big thing ในเทคโนโลยีอนาคตหลัง AI คอร์ปอเรชั่นที่เสนอ quantum analysis และ computing ที่ดีที่สุด จะเข้าถึงข้อมูล corporate, government, และ personal ทุกสาขา ผู้ที่มีข้อมูลนั้น จะตัดสินใจที่ดีที่สุดสำหรับตัวเอง และอยู่บนสุดเสมอ
อีกเหตุผลคือ ทำเงิน ไม่ใช่ทุกคอร์ปอเรชั่นเสนอบริการ quantum computing สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์และองค์กร และน้อยมากที่ถึงขั้นทำ quantum computing ทดลองได้จริง ดังนั้น หากพัฒนาโครงการแบบนี้ ได้รับนักลงทุนและคน有钱 เข้ามา อีกเหตุผลอาจเป็น การวิจัย parallelism และการทำลายขีดจำกัดอวกาศ ดูเหมือนวิสัยทัศน์ของนักวิทยาศาสตร์บ้าคลั่ง แต่ถ้า qubits และทฤษฎี quantum mechanics ในทฤษฎี อาจมีความเป็นไปได้เรียนรู้และแก้แนวคิดอวกาศที่ยังไม่รู้จักของนักวิจัยอวกาศและโลก
แรงจูงใจอาจไม่มีที่สิ้นสุด แตชัยชนะในเรื่องนี้ไม่ใช่เกม และทุกผู้เล่นที่พยายามแก้ quantum computing ต้องเฉพาะเจาะจงมากเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องการจากงานวิจัยและความสำเร็จทางเทคโนโลยีนี้
IBM และการวิจัย Quantum Computing
การลงมือ quantum computing ครั้งแรกของ IBM คือปี 2016 เมื่อเปิดตัว IBM Initiative Q โครงการระดับอุตสาหกรรม เพื่อปรับปรุงความสามารถการวิเคราะห์คำนวณของคอร์ปอเรชั่นต่างๆ ในธุรกิจและวิทยาศาสตร์ IBM Q เริ่มต้นเพื่อบรรลุการเพิ่มประสิทธิภาพทรัพยากรด้วยการวินิจฉัยและวิเคราะห์ไร้ข้อผิดพลาด และตั้งเกณฑ์ใหม่สำหรับ machine learning โครงการเน้นปรับปรุงการตัดสินใจทางการเงิน และอัปเกรดเทคนิคการจัดการความเสี่ยงระดับองค์กร ไม่ช้ามันกลายเป็นสาขาให้บริการ quantum computing ที่ active ของ IBM ให้เข้าถึงเครือข่ายผ่านคลาวด์ ด้วยแรงขับเคลื่อนเปลี่ยนวิธีการทำธุรกิจวันนี้ IBM Q สนับสนุนองค์กรและสถาบันการศึกษาที่ส่งเสริม quantum computing และตอนนี้เป็นผู้สนับสนุนหลักของ machine learning และ computational analysis ระดับโลก
IBM Q System One: การเข้าสู่ธุรกิจ Quantum Computing ของ IBM อย่างเข้มข้น
มกราคม 2019 IBM ประกาศว่า IBM Q System One ใหม่ จะพร้อมใช้งานสำหรับการคำนวณองค์กรเร็วๆ นี้ และเปิดตัวอย่างเป็นทางการในเดือนนี้ ดึงดูดนักวิจัยเทคโนโลยีและผู้เชี่ยวชาญ quantum mechanics มากมาย System One เป็นการอัปเกรดใหญ่จาก Q ต้นฉบับ ที่ให้บริการวิเคราะห์ได้ถึง 5 qubits System One ใหม่ จะให้บริการวิเคราะห์ได้ถึง 20 qubits อย่างง่าย คือ คำนวณปัญหาที่ซับซ้อนได้ 5 เท่าของรุ่นก่อนหน้า ผู้เล่นล่าสุดใน quantum computing ได้ลูกค้าที่เป็นไปได้อย่าง CERN และ Fermilab ลงชื่อใช้บริการผ่านคลาวด์ ระบบที่วิศวกรรมใหม่ รีเซ็ตเร็วกว่ารุ่นก่อน และถ้า cryostat ดูแลได้ดี จะเสนอโซลูชันที่ feasible สำหรับปัญหาองค์กร
IBM Q System One เป็นก้าวกระโดดใหญ่ใน Quantum Computing หรือไม่?
ตอนเปิดตัว IBM อ้างว่า System One เป็น "fully-integrated quantum computer เครื่องแรกของโลก" ที่อาจเปลี่ยนเส้นทางเศรษฐกิจการเงินและการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ในอนาคตใกล้ IBM อ้างว่า System One อาจเปิดประตูวิจัย นำไปสู่การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ทุกด้าน และบรรลุเป้าหมายระดับสูงของ resource optimization และ enterprise planning อย่างไรก็ตาม ข้อความนี้ต้องการการอภิปรายมากก่อนจะตัดสินความสามารถของ IBM's latest invention Quantum computing ขึ้นอยู่กับกฎ quantum mechanics และ quantum entanglement กฎเหล่านี้ไม่เคยถูกพิสูจน์ในทดลองอย่างแท้จริง แม้การวิจัยอย่างกว้างขวางจากนักวิทยาศาสตร์อย่าง Einstein และ Schrodinger ทฤษฎีต่างๆ ยังคงปฏิเสธแนวคิด quantum mechanics หลายอย่าง ดังนั้น IBM ไม่สามารถแก้ไขทั้งหมดด้วย System One ได้ อีกทั้ง IBM อ้างว่าจะเปลี่ยน commercial computational analysis ด้วยเครื่องนี้ มันซับซ้อนเกินไปที่จะบรรลุ Quantum computers ให้นتيجةทดลองเท่านั้นจนถึงตอนนี้ และ System One จะทำอย่างเดียวกัน การนำไปใช้ในสถานการณ์อุตสาหกรรมจริง feasible หรือไม่ เป็นเรื่องของการวิเคราะห์และทฤษฎีระยะยาว
สิ่งที่เราบอกได้ของ System One คือ มันแน่นอนจะเป็นเกณฑ์มาตรฐาน (benchmark) ในสาขาวิจัย quantum computing และผลทดลองจะเปิดไอเดียใหม่ สำหรับการค้นพบความสามารถใหม่ของ quantum computing เอง แทนที่จะเป็น problem solver System One น่าจะทำหน้าที่เป็น researcher ช่วยเราพัฒนาเครื่องมือและเทคนิค quantum analysis และก้าวต่อไป เพื่อบรรลุ resource optimization, risk analysis, และ disease diagnosis ผ่าน quantum computing
ทำไม IBM Q System One อาจไม่ใช่ ultimate machine?
เพราะการดูแลเครื่องแบบนี้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน เป็นเรื่องของความละเอียดอ่อน การดูแล และการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง Quantum computer ต้องเก็บที่อุณหภูมิแข็งตัว ต่ำกว่า -100 องศาเซลเซียส ทำไม? เพราะอนุภาคควอนตัม บิดเบือนได้จากการผันผวนเล็กน้อย และต้องวิเคราะห์ในสถานะที่เกือบนิ่งนิ่งเพียงอย่างเดียว เนื่องจาก System One เพิ่งเปิดตัวสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ เราไม่รู้ว่ามันทนทานต่อการบิดเบือนได้แค่ไหน นอกจากนี้ IBM ไม่น่าจะลงทุนทั้งหมดใน quantum machine ทดลองเพียงเครื่องเดียว หมายถึง มันแน่นอนว่ามีแผนอื่นกับมัน คำถามใหญ่ถัดไปคือ reliability (ความน่าเชื่อถือ) โดยไม่มีการทดสอบอย่างเหมาะสม แม้ IBM เองก็ไม่กล้าอ้างว่า 100% reliable สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ นี่คือเหตุผลที่การใช้งานเร็วๆ นี้ของ System One จะเป็นเพียงการทดลอง โดยไม่มีภาระผูกมัดจาก IBM ต่อคอร์ปอเรชั่นที่ลงนาม เกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์
Quantum Computing เป็นขั้นตอนที่ดีต่ออนาคตการเงินของ IBM หรือไม่?
ในความเห็นตรงไปตรงมา สำหรับบริษัทที่เกิน 100 ปี อนาคตการเงินไม่ใช่กังวลหลักก่อนลงมือในสิ่งใหม่ IBM พัฒนา IBM Q System One ไม่ได้คนเดียว แต่วith ช่วยเหลือจากนักวิจัย ผู้เชี่ยวชาญสถาปัตยกรรม และนักออกแบบจากองค์กรระหว่างประเทศหลายแห่ง หากทำเช่นนั้น มันแน่นอนรู้ว่ากำลังทำอะไร และต้องทำอะไรกับ potential future ของ IBM Q System One IBM รู้ว่า quantum computing และการพาณิชย์บริการแบบนี้ในอนาคต จะนำอะไรมาให้ตัวเอง บริษัทเพิ่งล้มเหลวในการดึงดูดยอดขายผ่านผลิตภัณฑ์และบริการเทคโนโลยี trending อย่าง mobile technology และ web services ระหว่างทั้งหมดนี้ การลงทุนวิจัย ความรู้ เงินทุน และเดิมพันอนาคตในเทคโนโลยีทดลอง ไม่สามารถเป็น trial and error สำหรับ IBM ได้ IBM ทำรายได้ล้านหรือพันล้านจาก deal เชิงพาณิชย์แล้ว และ quantum computing ที่มี potential รวม AI สามารถเปลี่ยนเส้นทาง profit-making tactics ของ IBM
มีความเสี่ยงอะไรบ้าง?
เมื่อจัดการกับเทคโนโลยีพลังแบบนี้ มีผลลัพธ์ที่ควรพิจารณา ตามที่อภิปรายแล้ว การเปลี่ยนผ่านจากทดลองสู่ quantum computing ที่นำไปใช้ได้จริง จะให้ monopoly กับ IBM เหนือคอร์ปอเรชั่นอื่น และวางมันใน inner circle ของ large enterprises และอาจจะถึงชีวิตส่วนตัวของเรา นอกจากนี้ กรณี AI-integration การทำให้ข้อมูลปริมาณมากเข้าไปในเครื่องจักร self-learning และ self-analyzing ไม่ใช่แค่ความเสี่ยง แตเป็นเรื่องของ probable danger (อันตรายที่เป็นไปได้) อีกทั้ง quantum computing อาจสามารถโจมตี cryptography techniques ที่ใช้หยุด cyber-attacks และให้การสื่อสารปลอดภัย แต่ถ้าใช้ในทางตรงข้าม อาจถูกใช้โจมตีไฟล์เข้ารหัสของหน่วยงานรัฐและวิจัยคอร์ปอเรชั่น ดังนั้น หาก IBM ประสบความสำเร็จ เราไม่รู้ว่าจะสูญเสียอะไรไป ในขuchte ของการบรรลุความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์และองค์กร
ยังเร็วเกินไปที่จะพูดว่า IBM จะทำอะไรกับ Q System One ได้ แตต้องจดจำไว้ ว่าความเป็นไปได้ของอำนาจเทคโนโลยีแบบนี้ สามารถนำผลลัพธ์มาพร้อมกับความสำเร็จและการก้าวหน้า นอกจากนี้ จะใช้เวลาอีกสักพัก ก่อนที่จะปล่อยการใช้คอมพิวเตอร์คลาสสิกสำหรับการวิเคราะห์คำนวณ เพราะไม่ใช่ทุก enterprise ที่เลือกบริการ quantum computing ได้ ตอนนี้ IBM อาจกลายเป็น corporation แรกที่ sustain profitable quantum computing business จะ experiments ของ Q System One เปิดประตู productivity ใหม่ หรือ จะนำความเสี่ยง ultimate explosion of machine intelligence และ technology?
