ชิป Majorana 1 ชิปควอนตัมที่ Microsoft พึ่งเปิดตัวออกมา ชิปนี้มีความพิเศษตรงที่ใช้สถาปัตยกรรม Topological Core ที่ออกแบบขึ้นมาใหม่ทำให้สามารถติดตั้งคิวบิตได้ถึง 1 ล้านตัว โดยชิปมีขนาดเท่าฝ่ามือเท่านั้น
ชิป Majorana 1 คืออะไร?
Microsoft เปิดตัวชิป Majorana 1 ชิปควอนตัมตัวแรกของโลกที่ขับเคลื่อนด้วยสถาปัตยกรรม Topological Core แบบใหม่ ซึ่งนับเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ ทำให้ควอนตัมคอมพิวเตอร์มีความเสถียรในการประมวลผลควอนตัม และขยายขนาดได้ง่ายขึ้น
ชิป Majorana 1 ถูกพัฒนาขึ้นจากวัสดุชนิดใหม่ที่เรียกว่า “โทโพคอนดักเตอร์” (Topoconductor) ซึ่งสามารถสังเกตและควบคุมอนุภาคมาโจรานา (Majorana particles) ได้ การใช้อนุภาคเหล่านี้ช่วยให้คิวบิต (qubit) มีความน่าเชื่อถือและลดข้อผิดพลาดในการประมวลผล ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญที่เคยขัดขวางการพัฒนาควอนตัมคอมพิวติ้ง
Topoconductor คืออะไร?
Topoconductor หรือ Topological Superconductor เป็นวัสดุพิเศษที่สามารถสร้างสถานะของสสารแบบใหม่ ที่ไม่ใช่ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ แต่เป็นสถานะ Topology วัสดุนี้ถูกนำมาใช้สร้างคิวบิตที่มีความเสถียร รวดเร็ว ขนาดเล็ก และควบคุมได้แบบดิจิทัล
สถาปัตยกรรม Topological Core คืออะไร?
สถาปัตยกรรม Topological Core เป็นแนวคิดในการสร้างและควบคุมคิวบิต (Qubit) สำหรับควอนตัมคอมพิวติ้ง โดยอาศัยปรากฏการณ์ Majorana Zero Modes (MZM) ที่คาดการณ์โดย Ettore Majorana ในปี 1937
Majorana Zero Modes (MZM) คืออะไร?
Majorana Zero Modes (MZMs) เป็นสถานะควอนตัมที่มีพลังงานเป็นศูนย์ ซึ่งอนุภาคเหล่านี้เป็นเฟอร์มิออนที่มีคุณสมบัติเป็นปฏิอนุภาคของตนเอง แนวคิดนี้ถูกเสนอครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Ettore Majorana ในปี 1937
ในฟิสิกส์ของสสารควบแน่น (Condensed matter physics) ปรากฏการณ์ MZMs จะปรากฏเป็น Quasiparticle (แนวคิดในฟิสิกส์ของสสารควบแน่นที่ใช้ในการอธิบายพฤติกรรมรวมของอนุภาคย่อยในระบบที่ซับซ้อน) ที่พลังงานศูนย์ มักพบที่ขอบหรือปลายของตัวนำยิ่งยวดที่มีคุณสมบัติ Topology (ลักษณะหรือคุณสมบัติของวัตถุที่ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อวัตถุนั้นถูกดึง ยืด หด หรือบิดเบี้ยว โดยไม่เกิดการฉีกขาดหรือเชื่อมต่อใหม่) ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่โดดเด่นของ MZMs คือความทนทานต่อการรบกวนจากสภาพแวดล้อม ทำให้พวกมันเป็นที่สนใจในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีความเสถียร
การวิจัยสถาปัตยกรรม Topological Core
ทีมวิจัยของไมโครซอฟท์ได้พัฒนา Topological Core บนชิปโดยใช้วัสดุที่ประกอบด้วยอินเดียมอาร์เซไนด์ (Indium Arsenide หรือ InAs) และอะลูมิเนียม ซึ่งเป็นการออกแบบในระดับอะตอมเพื่อกระตุ้นให้เกิดอนุภาคควอนตัมชนิดใหม่ที่เรียกว่า Majorana
การใช้อนุภาค Majorana ช่วยให้คิวบิตมีความเสถียรและทนทานต่อข้อผิดพลาด เนื่องจากคุณสมบัติทาง Topology ของอนุภาคเหล่านี้ นอกจากนี้ การอ่านค่าคิวบิตทำได้โดยการยิงคลื่นไมโครเวฟไปยัง Guantum dot ในชิป
ด้วยสถาปัตยกรรมนี้ ไมโครซอฟท์สามารถนำ Qubit Topology จำนวน 8 ตัวมาอยู่บนชิปที่ออกแบบมาและสามารถขยายขนาดให้รองรับได้ถึง 1 ล้านคิวบิตในขนาดพื้นที่เท่ากับฝ่ามือ สถาปัตยกรรม Topological Core จึงเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาควอนตัมคอมพิวติ้งที่มีความเสถียรและสามารถขยายขนาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
Microsoft กล่าว “เราถอยกลับมาหนึ่งก้าวแล้วพูดว่า ‘โอเค มาประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์สำหรับยุคควอนตัมกันเถอะ ทรานซิสเตอร์ต้องมีคุณสมบัติอะไรบ้าง’” Chetan Nayak นักวิจัยด้านเทคนิคของ Microsoft กล่าว “และนั่นคือที่มาของสิ่งนี้ การผสมผสานเฉพาะ คุณภาพ และรายละเอียดสำคัญในวัสดุชุดใหม่ของเราทำให้สามารถผลิตคิวบิตประเภทใหม่ได้ และท้ายที่สุดคือสถาปัตยกรรมทั้งหมดของเรา”
แผนการพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์เพื่อใช้งานจริง
Microsoft อีกกล่าวว่า การติดตั้งคิวบิตจำนวนล้านตัวบนชิปตัวเดียวที่สามารถใส่ไว้ในฝ่ามือได้ เป็นเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับควอนตัมคอมพิวเตอร์ในการสร้างการเปลี่ยนแปลงในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น การแยกไมโครพลาสติกให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นอันตราย หรือการพัฒนาวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้สำหรับการก่อสร้าง การผลิต หรือการดูแลสุขภาพ เพราะควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มีคิวบิต 1 ล้านหน่วย จะสามารถประมวลผลข้อมูลได้มากกว่าคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบนโลกรวมกัน
Matthias Troyer ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคของ Microsoft กล่าวว่า “ตั้งแต่เริ่มต้น เราต้องการสร้างควอนตัมคอมพิวเตอร์เพื่อทางการค้า ไม่ใช่แค่เพียงความเป็นผู้นำทางความคิดเท่านั้น เรารู้ว่าเราต้องการคิวบิตแบบใหม่ เรารู้ว่าเราต้องขยายขนาด”
แนวทางดังกล่าวทำให้ Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ซึ่งเป็นหน่วยงานของรัฐบาลกลางสหรัฐฯ ที่ลงทุนในเทคโนโลยีล้ำยุคที่มีความสำคัญต่อความมั่นคงของชาติ เลือกให้ Microsoft เข้าร่วมในโครงการเพื่อประเมินว่าเทคโนโลยีควอนตัมคอมพิวเตอร์เชิงนวัตกรรมสามารถสร้างระบบควอนตัมที่มีศักยภาพในเชิงพาณิชย์ได้เร็วกว่าวัตกรรมทั่วไปหรือไม่
ปัจจุบัน Microsoft เป็นหนึ่งในสองบริษัทที่ได้รับเชิญให้เข้าสู่ขั้นตอนสุดท้ายของโปรแกรม Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC) ของ DARPA ซึ่งเป็นหนึ่งในโปรแกรม Quantum Benchmarking Initiative ของ DARPA โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่ทนทานต่อความผิดพลาดเครื่องแรกของอุตสาหกรรม หรือคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถในการประมวลผลสูงกว่าต้นทุนที่ใช้ดำเนินการ
ประโยชน์จากควอนตัมคอมพิวเตอร์
เนื่องจากควอนตัมคอมพิวเตอร์ขนาดล้านคิวบิตสามารถใช้กลศาสตร์ควอนตัมเพื่อสร้างแผนที่ทางคณิตศาสตร์เพื่อแสดงให้เห็นพฤติกรรมของธรรมชาติที่แม่นยำอย่างเหลือเชื่อ ตั้งแต่ปฏิกิริยาทางเคมีไปจนถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและพลังงานเอนไซม์ ดังนั้นควอนตัมคอมพิวเตอร์ขนาดล้านคิวบิตจึงน่าจะสามารถแก้ปัญหาด้านเคมี วิทยาศาสตร์วัสดุ และอุตสาหกรรมอื่นๆ บางประเภทได้ ซึ่งคอมพิวเตอร์คลาสสิกในปัจจุบันไม่สามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำ
ที่สำคัญที่สุด ควอนตัมคอมพิวเตอร์ช่วยให้วิศวกร นักวิทยาศาสตร์ บริษัทต่างๆ และบุคคลอื่นๆ สามารถออกแบบสิ่งต่างๆ ได้อย่างถูกต้องตั้งแต่ครั้งแรก ซึ่งจะเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่สำหรับทุกอย่าง ตั้งแต่การดูแลสุขภาพไปจนถึงการพัฒนาผลิตภัณฑ์ แล้วเมื่อผสานกับเครื่องมือ AI จะทำให้ทุกคนสามารถพัฒนาวัสดุหรือโมเลกุลชนิดใหม่ที่ต้องการด้วยภาษาที่เข้าใจง่าย และได้รับคำตอบที่ใช้งานได้จริงทันที โดยไม่ต้องคาดเดาหรือลองผิดลองถูกเป็นเวลานานหลายปี
ก่อนหน้านี้ไม่นาน ห้องวิจัย Google Quantum AI ของ Google ก็ได้เปิดตัวชิป Willow ชิปควอนตัมเช่นเดียวกัน นี้อาจทำให้ควอนตัมคอมพิวเตอร์กลายเป็ฯเรื่องจริงในอนาคตอันใกล้นี้
อ้างอิง news.microsoft.com pmc.ncbi.nlm.nih.gov และ cover news.microsoft.com
อ่านบทความและข่าวอื่นๆเพิ่มเติมได้ที่ it24hrs.com
ชิป Majorana 1 ชิปควอนตัมของ Microsoft พร้อมสถาปัตยกรรมแบบใหม่ Topological Core
อย่าลืมกดติดตามอัพเดตข่าวสาร ทิปเทคนิคดีๆกันนะคะ Please follow us
Youtube it24hrs
Twitter it24hrs
Tiktok it24hrs
facebook it24hrs
