การคำนวณ
การขยายขนาดคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้วยคิวบิตอะตอมเดี่ยว
Securities.io ยึดมั่นในมาตรฐานการบรรณาธิการที่เข้มงวดและอาจได้รับค่าตอบแทนจากลิงก์ที่ได้รับการตรวจสอบ เราไม่ใช่ที่ปรึกษาการลงทุนที่ลงทะเบียนและนี่ไม่ใช่คำแนะนำการลงทุน โปรดดู การเปิดเผยพันธมิตร.
คิวบิตอะตอมเดี่ยว: ยุคใหม่ของการประมวลผลควอนตัม
คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเครื่องจักรที่ซับซ้อนอย่างยิ่งยวด โดยใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในพฤติกรรมของอะตอมแต่ละตัวเพื่อการคำนวณ ด้วยเหตุนี้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมจึงใช้ประโยชน์และเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาลในระดับอะตอมและอนุภาคแต่ละตัว
ข้อมูลเชิงลึกดังกล่าวอาจจำเป็นสำหรับการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมในระดับขนาดใหญ่ เนื่องจากยิ่งระบบมีความซับซ้อนมากขึ้นเท่าใด การสร้างที่มีขนาดใหญ่เพียงพอสำหรับการใช้งานจริงก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซิดนีย์ ประเทศออสเตรเลีย สามารถเข้ารหัสข้อมูลการคำนวณควอนตัมหลายรายการลงในอะตอมตัวเดียวได้สำเร็จเมื่อไม่นานนี้ ซึ่งอาจทำให้ขนาดทางกายภาพของคิวบิตในการคำนวณควอนตัม (ซึ่งเทียบเท่ากับบิตของคอมพิวเตอร์ "ทั่วไป") เปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก
พวกเขาเผยแพร่ผลการวิจัยในวารสารวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Nature Physics1ภายใต้ชื่อ “ชุดเกตควอนตัมสากลสำหรับคิวบิตเชิงตรรกะ Gottesman–Kitaev–Preskill"
การทำให้ Qubit เชื่อถือได้
ในปัจจุบัน คิวบิตถูกผลิตขึ้นโดยใช้วิธีที่เรียกว่า "ไอออนที่กักขัง" หรือโดยการใช้ตัวนำยิ่งยวดที่เย็นจัด
ที่มา: ฟอร์บ
ทั้งสองวิธีมีข้อจำกัดของตัวเอง:
- ไอออนที่ถูกกักไว้จะมีคิวบิตเพียงไม่กี่ตัว แต่มีความน่าเชื่อถือมากกว่าและเกิดข้อผิดพลาดน้อยกว่า
- วัสดุตัวนำยิ่งยวดมีคิวบิตมากขึ้นและคาดว่าจะขยายขนาดได้ง่ายขึ้น แต่มีแนวโน้มเกิดข้อผิดพลาดได้มากกว่า
ในทั้งสองกรณี อัตราข้อผิดพลาดส่งผลต่ออัตราส่วนคิวบิตทางกายภาพต่อตรรกะ หรือจำนวนคิวบิตทางกายภาพที่จำเป็นในการสร้างคิวบิตเชิงฟังก์ชันจากมุมมองการประมวลผล
เมื่อจำนวนคิวบิตที่มีประโยชน์ (หรือเชิงตรรกะ) เพิ่มขึ้น จำนวนคิวบิตทางกายภาพที่จำเป็นก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นไปอีก เมื่อจำนวนนี้เพิ่มขึ้น จำนวนคิวบิตที่จำเป็นต่อการสร้างเครื่องควอนตัมที่มีประโยชน์ก็กลายเป็นฝันร้ายทางวิศวกรรม
ดังนั้น การทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความทนทานต่อข้อผิดพลาดมากขึ้นอาจเป็นงานที่สำคัญที่สุดของนักวิจัยในสาขานี้ในขณะนี้ เนื่องจากจะขจัดอุปสรรคหลักในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่มีประโยชน์
ปัดเพื่อเลื่อน →
| ประเภทคิวบิต | scalability | อัตราความผิดพลาด | อุณหภูมิ |
|---|---|---|---|
| ไอออนที่ติดอยู่ | ต่ำ (คิวบิตน้อย) | ต่ำ | อุณหภูมิห้อง |
| ตัวนำยิ่งยวด | จุดสูง | จุดสูง | ใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ |
| อะตอมเดี่ยว (ซิดนีย์) | มีศักยภาพสูง | แก้ไขได้ด้วย GKP | อุณหภูมิห้อง |
การลดขนาดคิวบิตลง
นักวิจัยชาวออสเตรเลียใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมไอออนที่ถูกกักไว้ (โดยมีอะตอมของอิตเทอร์เบียมที่มีประจุ) และรูปแบบการเข้ารหัสข้อมูลที่เรียกว่ารหัส Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP)
GKP เป็นโค้ดประเภทหนึ่งที่คาดว่าจะช่วยแก้ไขข้อผิดพลาดในคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่การสร้างโค้ดนี้ในทางปฏิบัตินั้นเป็นเรื่องยาก
กุญแจสำคัญคือการสร้าง "เกตตรรกะ" สวิตช์ข้อมูลที่ทำให้คอมพิวเตอร์ทั้งแบบควอนตัมและคลาสสิกสามารถตั้งโปรแกรมได้
นักวิจัยใช้ซอฟต์แวร์ควบคุมควอนตัมที่พัฒนาโดย Q-CTRL ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพแยกตัวออกมาจาก Quantum Control Laboratory เพื่อเข้ารหัสข้อมูลลงในอะตอมเดี่ยวในรูปแบบ 3 มิติ
โดยพื้นฐานแล้ว ชุดข้อมูลสองชุดจะถูกเก็บไว้เป็นการสั่นสะเทือนของอะตอมเดี่ยว ชุดหนึ่งเป็นการสั่นสะเทือนจาก “ซ้ายไปขวา” และอีกชุดหนึ่งเป็นการสั่นสะเทือนจาก “ขึ้นและลง”
“โดยพื้นฐานแล้ว เราจัดเก็บคิวบิตเชิงตรรกะที่แก้ไขข้อผิดพลาดได้สองตัวไว้ในไอออนที่ดักจับตัวเดียว และสาธิตการพันกันระหว่างพวกมัน
Vassili Matsos – นักศึกษาปริญญาเอกจากคณะฟิสิกส์และ Sydney Nano
การสร้างเกตตรรกะอะตอมเดี่ยว
เพื่อดำเนินการตามหลักฟิสิกส์ควอนตัม พวกเขาใช้ชุดเลเซอร์ที่ซับซ้อนที่อุณหภูมิห้องเพื่อยึดอะตอมเดี่ยวไว้ในกับดัก ทำให้สามารถควบคุมการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติ และใช้เพื่อสร้างรหัส GKP ที่ซับซ้อนได้
ที่มา: ฟิสิกส์ธรรมชาติ
ส่วนที่เป็น "อุณหภูมิห้อง" มีความสำคัญมาก เนื่องจากทำให้การดำเนินการนั้นง่ายกว่าและถูกกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดที่ต้องการอุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์และฮีเลียมเหลว
“การทดลองของเราแสดงให้เห็นถึงการตระหนักรู้ครั้งแรกของชุดเกตตรรกะสากลสำหรับคิวบิต GKP
เราทำสิ่งนี้ได้โดยการควบคุมการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติหรือการแกว่งแบบฮาร์มอนิกของไอออนที่ถูกกักขังอย่างแม่นยำในลักษณะที่เราสามารถจัดการคิวบิต GKP แต่ละตัวหรือพันกันเป็นคู่ได้”
สู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบปรับขนาดได้
การผสมผสานระหว่างการควบคุมอุณหภูมิห้อง เกตตรรกะอะตอมเดี่ยว และโค้ดลดข้อผิดพลาดทำให้การค้นพบนี้มีความสำคัญมาก
เมื่อนำมารวมกันแล้ว สิ่งนี้จะเปิดทางไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมไอออนกักขังประเภทใหม่ ซึ่งสามารถสร้างได้ง่ายกว่ามากและปรับขนาดได้ง่ายขึ้นมาก
“การทดลองของเราบรรลุจุดหมายสำคัญที่แสดงให้เห็นว่าการควบคุมควอนตัมคุณภาพสูงเหล่านี้เป็นเครื่องมือสำคัญในการจัดการคิวบิตเชิงตรรกะมากกว่าหนึ่งตัว”
โดยการสาธิตเกตควอนตัมสากลโดยใช้คิวบิตเหล่านี้ เราจึงมีรากฐานในการทำงานเพื่อประมวลผลข้อมูลควอนตัมขนาดใหญ่ในลักษณะที่ฮาร์ดแวร์มีประสิทธิภาพสูง”
ในขณะเดียวกัน การค้นพบใหม่ๆ หลายอย่างก็เพิ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมเข้าด้วยกัน ดังนั้น หากแต่ละเครื่องมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเครือข่ายควอนตัมกำลังใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น สิ่งนี้อาจช่วยสร้างศักยภาพของคิวบิตที่ใช้งานได้เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล
คอมพิวเตอร์ควอนตัมปลดล็อกฟิสิกส์ใหม่
คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ขยายขนาดมีแนวโน้มที่จะปฏิวัติวงการการเข้ารหัสและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากมีศักยภาพมหาศาลในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งยากเกินกว่าคอมพิวเตอร์แบบไบนารีจะประมวลผลได้
แต่มันยังสามารถเปิดหนทางใหม่ทางอ้อมสำหรับนักฟิสิกส์ในการศึกษาโลกควอนตัมได้อีกด้วย
นี่คือสิ่งที่ปรากฏจากการวิเคราะห์ที่ทำบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google โดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน มหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ มหาวิทยาลัยเพอร์ดู มหาวิทยาลัยนอตทิงแฮม (สหราชอาณาจักร) มหาวิทยาลัยเทคนิคมิวนิก (เยอรมนี) และ Google Research ตามเอกสารเผยแพร่ใหม่ใน Nature2, ชื่อ “การสร้างภาพพลวัตของประจุและสตริงในทฤษฎีเกจแลตทิซ (2 + 1)D"
ทฤษฎีมาตรวัดการวัด
คอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google ช่วยให้นักวิจัยสามารถทดลองและทดสอบสิ่งที่เรียกว่า "ทฤษฎีเกจแลตทิซ" (Lattice Gauge Theory: LGT) ซึ่งเป็นทฤษฎีสนามควอนตัมประเภทหนึ่งที่ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของสนามเกจ (สนามที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางของแรง เช่น สนามแม่เหล็กไฟฟ้า) และโบซอนเกจ (อนุภาคพื้นฐานที่นำพาแรงเหล่านี้)
ที่มา: ธรรมชาติ
ทีมงานได้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคและ "สาย" ที่มองไม่เห็นที่เชื่อมโยงพวกมันมีพฤติกรรม ผันผวน และแม้แต่แตกหักอย่างไร
ที่มา: ธรรมชาติ
นักวิจัยยืนยันในการศึกษาดังกล่าวว่า "สตริง" เหล่านี้สามารถวัดและสังเกตได้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม
“ด้วยการใช้พลังของโปรเซสเซอร์ควอนตัม เราได้ศึกษาพลวัตของทฤษฎีเกจประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ และสังเกตว่าอนุภาคและ 'สตริง' ที่มองไม่เห็นซึ่งเชื่อมโยงอนุภาคเหล่านี้เข้าด้วยกันนั้นมีวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป”
การสร้างสถานการณ์ที่ควบคุมได้อย่างเข้มงวดในการสังเกตผลควอนตัม โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่มีระดับพลังงานสูงมาก ทำให้ชัดเจนว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการวิจัยฟิสิกส์พื้นฐาน
“ผลงานของเราแสดงให้เห็นว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถช่วยเราสำรวจกฎพื้นฐานที่ควบคุมจักรวาลของเราได้อย่างไร
การจำลองปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ในห้องปฏิบัติการช่วยให้เราทดสอบทฤษฎีต่างๆ ได้ในรูปแบบใหม่ๆ”
Michael Knap ศาสตราจารย์ด้านพลวัตควอนตัมเชิงรวมที่ TUM School of Natural Sciences
อนาคตของคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบปรับขนาดได้
ศักยภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัมยังคงเป็นเรื่องที่ต้องทำความเข้าใจอย่างถ่องแท้ เนื่องจากมีการคิดค้นหลักการพื้นฐานใหม่ๆ ขึ้นมาอย่างต่อเนื่อง คล้ายกับคอมพิวเตอร์รุ่นแรกๆ ที่เปลี่ยนจากการใช้บัตรเจาะรูไปเป็นหลอดสุญญากาศ และทรานซิสเตอร์ซิลิคอน ยกเว้นว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงนั้นเร็วกว่ามาก
นั่นหมายความว่าในไม่ช้านี้ เราอาจได้เห็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการผลิตคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและทรงพลังมากขึ้น ซึ่งอาจเชื่อมต่อเครือข่ายเข้าด้วยกันเพื่อให้มีความจุที่มากขึ้นอีกด้วย
สิ่งนี้อาจเปิดทางไม่เพียงแต่ไปสู่ความสามารถในการประมวลผลที่สูงขึ้นมากเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับสสารและฟิสิกส์ควอนตัมด้วย เช่น สถานะของสสารใหม่ทั้งหมด เช่น “สถานะโทโพโลยี” ที่ได้รับการสาธิตล่าสุดโดยทีมคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Microsoft (ชิป Majorana-1).
การลงทุนในระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัม
ฮันนี่เวลล์ / ควอนติเนียม
(HON )
แม้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google อาจเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับทฤษฎีฟิสิกส์ควอนตัม แต่การค้นพบคิวบิต 1 อะตอมที่มีศักยภาพโดยใช้เทคโนโลยีไอออนกักขังดูเหมือนจะทำให้วิธีการนี้ใกล้เคียงกับความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์มากกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวด
Quantinuum เป็นผลจากการควบรวมกิจการระหว่าง Honeywell Quantum Solutions และ Cambridge Quantum
ฮันนี่เวลล์ยังคงเป็นผู้ถือหุ้นรายใหญ่ของบริษัท (น่าจะถือหุ้นอยู่ 52%) หลังจากรอบการระดมทุนที่มูลค่า 5 พันล้านเหรียญสหรัฐรายงานระบุว่าผู้ก่อตั้ง Ilyas Khan ถือหุ้นของบริษัทอยู่ประมาณ 20% ผู้ถือหุ้นรายอื่นๆ ได้แก่ JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM และ JP Morgan
การเสนอขายหุ้นต่อสาธารณะครั้งแรก (IPO) ของ Quantinuum ในอนาคต ซึ่งอาจเป็นส่วนหนึ่งของการปรับโครงสร้างองค์กรที่ใหญ่ขึ้น คาดว่าจะมีมูลค่าสูงถึง 20 หมื่นล้านดอลลาร์ และ อาจเกิดขึ้นระหว่างปี 2026 ถึง 2027.
การประมวลผลแบบควอนตัมไม่ใช่ส่วนสำคัญของธุรกิจของฮันนี่เวลล์ แต่เน้นไปที่ผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ระบบอัตโนมัติ และสารเคมีและวัสดุพิเศษมากกว่า
อย่างไรก็ตาม โดเมนเหล่านี้แต่ละโดเมนอาจได้รับประโยชน์จากการประมวลผลแบบควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เคมีคำนวณ และความปลอดภัยทางไซเบอร์ในระดับควอนตัม ซึ่งอาจทำให้ Honeywell มีข้อได้เปรียบเหนือคู่แข่ง
รุ่นหลักของบริษัทในตอนนี้คือ H2 ซึ่งเป็นชิปไอออนดักจับ 56 คิวบิตที่มีความเที่ยงตรงของเกตสองคิวบิต 99.895%
บริษัทได้มุ่งเน้นการประมวลผลคุณภาพสูงโดยมีข้อผิดพลาดน้อยที่สุด มากกว่าการเพิ่มคิวบิตให้ได้มากที่สุด จนเกิดเป็น "การประมวลผลควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด"
บริษัทเรียกแนวทางนี้ว่า “คิวบิตที่ดีกว่า ผลลัพธ์ที่ดีกว่า” ซึ่งคิวบิตจำนวนเท่ากันให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้มากกว่าถึง 100-1,000 เท่า
ที่มา: ควอนตินัม
สิ่งนี้อาจสร้างความแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดในการเข้ารหัสแบบต้านทานควอนตัมที่จำเป็นอย่างเร่งด่วน โดยบริษัทด้านการป้องกันประเทศ Thales (ฮ.พ -0.96%) ได้ร่วมมือกับ Quantinuum แล้ว และ ธนาคารระหว่างประเทศ HSBC และ มอร์แกน JP.
Quantinuum ยังนำเสนอเคมีเชิงคำนวณเชิงควอนตัมที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตนเองอีกด้วย อินควอนโตใช้งานได้ในด้านเภสัชกรรม วัสดุศาสตร์ เคมีภัณฑ์ พลังงาน และการบินอวกาศ
เช่นเดียวกับบริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมอื่นๆ มากมาย Quantinuum นำเสนอ Helios ซึ่งเป็น “ฮาร์ดแวร์ในรูปแบบบริการ”ทำให้ผู้ใช้สามารถได้รับประโยชน์จากการประมวลผลแบบควอนตัมโดยไม่ต้องยุ่งยากกับการใช้งานระบบด้วยตนเอง
Quantinuum ลงนามความร่วมมือกับ Infineon ของเยอรมนีในเดือนพฤศจิกายน 2024ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์รายใหญ่ที่สุดของยุโรป Infineon จะนำเทคโนโลยีโฟโตนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมแบบบูรณาการมาช่วยสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมไอออนที่กักขังอยู่รุ่นต่อไป
ในขณะที่โฟโตนิกส์แบบบูรณาการกำลังเข้าใกล้การใช้งานจริงมากขึ้น บัดนี้จึงเป็นที่ประจักษ์แล้วว่าความร่วมมือครั้งนี้มีความสำคัญต่ออนาคตของควอนตินัมมากเพียงใด ณ จุดนี้ ดูเหมือนว่าขั้นตอนต่อไปของบริษัทคือการเปิดตัวชิปควอนตัมโฟโตนิกส์ที่เน้น AI ตัวแรกของโลก
ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้านี้ Quantinuum จะแบ่งปันผลลัพธ์จากความร่วมมือที่กำลังดำเนินอยู่ โดยแสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันล้ำสมัยของความก้าวหน้าที่ขับเคลื่อนด้วยควอนตัมใน Generative AI
ความสามารถ Gen QAI เชิงนวัตกรรมจะช่วยปรับปรุงและเร่งการใช้ Metallic Organic Frameworks ในการส่งยา ช่วยให้มีทางเลือกการรักษาที่มีประสิทธิภาพและเป็นรายบุคคลมากขึ้น โดยจะมีการเปิดเผยรายละเอียดในระหว่างการเปิดตัว Helios
Quantinuum ประกาศความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้าน Generative Quantum AI ที่มีศักยภาพเชิงพาณิชย์มหาศาล
กรณีการใช้งานต่อเนื่องที่เพิ่มมากขึ้นอาจช่วยเพิ่มมูลค่าในอนาคตของบริษัทได้อย่างมาก และส่งผลต่อส่วนแบ่งของ Honeywell และกำไรที่นักลงทุนอาจได้รับจากมัน
(สามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ กิจกรรมทางอุตสาหกรรมที่เหลือของฮันนี่เวลล์ในด้านระบบอัตโนมัติ การบินและอวกาศ และวัสดุขั้นสูงในรายงานที่อุทิศให้กับบริษัท).
ข่าวและความคืบหน้าล่าสุดของหุ้น Honeywell (HON)
การศึกษาที่อ้างอิง
1. Matsos, VG, Valahu, CH, Millican, MJ และคณะ ชุดเกตควอนตัมสากลสำหรับคิวบิตเชิงตรรกะของ Gottesman–Kitaev–Preskill ธรรมชาติ ฟิสิกส์ (2025) https://doi.org/10.1038/s41567-025-03002-8
2- Cochran, TA, Jobst, B., Rosenberg, E. และคณะ การสร้างภาพพลวัตของประจุและสตริงในทฤษฎีเกจแลตทิซ (2 + 1)D. ธรรมชาติ 642, 315 – 320 (2025) https://doi.org/10.1038/s41586-025-08999-9
