'โลกเราจะได้อะไร? กับการแก้ปัญหา 10 ล้านล้านล้านล้านปีได้ใน 5 นาที'
Willow ชิปควอนตัมเรือธงจาก Google ขุมพลังทางซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่แรงที่สุดในโลก
“การคำนวณที่ใช้เวลาเพียง 5 นาทีบนชิปควอนตัม Willow จะต้องใช้เวลาถึง 10 septillion ปีบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโล”
นี่คือตัวเลขที่ Google ประกาศความสำเร็จล่าสุดเมื่อต้นเดือนธันวาคม 2024 กับ Willow ชิปควอนตัมรุ่นใหม่ล่าสุด ที่ไม่เพียงทำลายข้อจำกัดด้านความเร็วในการประมวลผล แต่ยังแก้ปัญหาหลักที่ขัดขวางการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมมานานเกือบ 30 ปีได้สำเร็จ
เพื่อเข้าใจความสำเร็จครั้งนี้ เราต้องเข้าใจก่อนว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมแตกต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไปอย่างไร แม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันก็ยังทำงานบนพื้นฐานของระบบเลขฐานสอง คือ 0 และ 1 เช่นเดียวกับแล็ปท็อปที่เราใช้กันทุกวัน ต่างกันแค่มีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เหล่านี้เป็นเครื่องจักรขนาดมหึมาที่ต้องใช้พลังงานมหาศาลเพื่อระบบทำความเย็น
ในทางกลับกัน ชิปควอนตัมอย่าง Willow ทำงานในระดับที่เล็กมากๆ คิวบิตแต่ละตัวมีขนาดเล็กระดับอะตอม และทำงานตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ที่สำคัญคือ แทนที่จะเก็บข้อมูลเป็นแค่ 0 หรือ 1 คิวบิตสามารถอยู่ในสถานะที่เป็นทั้ง 0 และ 1 ไปพร้อมกันได้ (superposition) นี่คือพลังการคำนวณที่มหาศาลในพื้นที่ขนาดจิ๋ว และมีประสิทธิภาพด้านการใช้พลังงานที่สูงกว่า
[การพิชิตความท้าทายที่ใหญ่ที่สุด ⚔️]
ปัญหาใหญ่ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือ "ความผิดพลาด" หรือที่เรียกว่า quantum error ซึ่งเกิดขึ้นเพราะคิวบิตมีแนวโน้มที่จะแลกเปลี่ยนข้อมูลกับสภาพแวดล้อมอย่างรวดเร็ว ทำให้ยากที่จะรักษาข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการคำนวณ
ตามหลักทั่วไป ยิ่งใช้คิวบิตมากขึ้น ความผิดพลาดก็จะยิ่งเพิ่มขึ้น เหมือนการต่อจิ๊กซอว์ที่ยิ่งมีชิ้นส่วนมาก โอกาสผิดพลาดก็ยิ่งสูง แต่ Willow พลิกโฉมหน้าประวัติศาสตร์ด้วยการพิสูจน์ว่า ยิ่งใช้คิวบิตมากขึ้น กลับยิ่งลดความผิดพลาดลงได้
Willow ถูกผลิตขึ้นในโรงงานผลิตชิปแห่งใหม่ของ Google ที่ Santa Barbara ซึ่งเป็นหนึ่งในไม่กี่แห่งในโลกที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อจุดประสงค์นี้โดยเฉพาะ ทุกองค์ประกอบของชิป ตั้งแต่ single-qubit gate, two-qubit gate, qubit reset ไปจนถึง readout ต้องได้รับการออกแบบและผสานเข้าด้วยกันอย่างลงตัว
ผลลัพธ์ที่ได้คือชิปที่มีคิวบิต 105 ตัว ที่สามารถรักษาสถานะควอนตัม (quantum state) ได้นานถึง 98 ไมโครวินาที ซึ่งยาวนานกว่ารุ่นก่อนถึง 5 เท่า และมีอัตราความผิดพลาดต่ำเพียง 0.035% สำหรับการทำงานแบบ single-qubit และ 0.33% สำหรับ two-qubit operations
ทีมวิจัยทดสอบด้วยการเพิ่มจำนวนคิวบิตจาก 3x3 เป็น 5x5 และ 7x7 ผลปรากฏว่าทุกครั้งที่เพิ่มขนาด อัตราความผิดพลาดลดลงครึ่งหนึ่ง นี่คือการลดลงแบบเอกซ์โพเนนเชียล (exponential reduction) ความสำเร็จครั้งประวัติศาสตร์ที่เรียกว่า "below threshold" ซึ่งเป็นเป้าหมายที่นักวิทยาศาสตร์พยายามไขว่คว้ามาตั้งแต่ปี 1995
[การพิสูจน์ความเหนือชั้น 🏆]
การทดสอบ Random Circuit Sampling (RCS) ไม่ใช่แค่การวัดความเร็ว แต่เป็นการพิสูจน์ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำสิ่งที่คอมพิวเตอร์ธรรมดาทำไม่ได้จริงๆ Google เริ่มใช้การทดสอบนี้ตั้งแต่ชิป Sycamore รุ่นแรกในปี 2019 ซึ่งตอนนั้นสามารถทำการคำนวณใน 200 วินาทีในขณะที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดต้องใช้เวลาหลายพันปี
แต่ Willow ก้าวไกลกว่านั้นมาก ด้วยคิวบิต 105 ตัว (มากกว่า Sycamore เกือบเท่าตัว) และการออกแบบที่ล้ำสมัย ทำให้มันสามารถทำการคำนวณที่ซับซ้อนได้ในระดับที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ต้องใช้เวลายาวนานกว่าอายุของจักรวาล ตัวเลขที่ว่านี้มหาศาลเกินกว่าระยะเวลาที่เรารู้จักในวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ สอดคล้องกับทฤษฎีที่ว่าการคำนวณแบบควอนตัมอาจเกิดขึ้นในหลายจักรวาลคู่ขนาน (parallel universes)
[จากห้องแล็บสู่โลกธุรกิจ 🌏]
ความสำเร็จของ Willow ไม่ได้หยุดแค่การทดลองในห้องแล็บ ผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัยไรซ์มองว่า อีกไม่กี่ปีข้างหน้า เราจะได้เห็นการใช้งานที่สร้างผลกระทบจริงในหลายอุตสาหกรรม
การค้นพบยาใหม่ - คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะช่วยจำลองปฏิกิริยาเคมีระดับโมเลกุลได้แม่นยำขึ้น ทำให้การค้นพบยาใหม่ๆ มีประสิทธิภาพและรวดเร็วขึ้น
การพัฒนาวัสดุชนิดใหม่ - การจำลองพฤติกรรมของอะตอมและโมเลกุลจะช่วยในการออกแบบวัสดุชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น แบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า
การพยากรณ์อากาศ - ด้วยความสามารถในการประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาล จะช่วยให้การพยากรณ์อากาศแม่นยำขึ้น ซึ่งสำคัญมากในยุคที่สภาพอากาศแปรปรวน
ที่สำคัญ ผู้เชี่ยวชาญยืนยันว่าไม่ต้องกังวลเรื่องความปลอดภัยของระบบเข้ารหัสในธนาคารหรือเทคโนโลยีต่างๆ เพราะการจะถอดรหัสที่ซับซ้อนเหล่านั้นต้องใช้ชิปที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า Willow มาก และนักวิจัยก็กำลังพัฒนาระบบเข้ารหัสที่แม้แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็ไม่สามารถถอดรหัสได้
[การผสานพลังกับ AI 🤖]
ผู้ก่อตั้ง Google Quantum AI มองว่าทั้งคอมพิวเตอร์ควอนตัมและ AI จะเป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงโลกมากที่สุดในยุคนี้ AI ขั้นสูงจะได้ประโยชน์อย่างมากจากการเข้าถึงการประมวลผลแบบควอนตัม ทั้งในแง่ของการเก็บข้อมูลฝึกฝนที่คอมพิวเตอร์ธรรมดาเข้าถึงไม่ได้ การฝึกฝนและปรับแต่งโครงสร้างการเรียนรู้ และการจำลองระบบที่มีผลกระทบจากควอนตัม
[ Road Map สู่อนาคต 🗺️]
Google วางแผนการพัฒนาไว้ 6 ขั้น โดย Willow ถือเป็นก้าวสำคัญในการบรรลุเป้าหมายขั้นที่ 2 คือการแก้ปัญหา quantum error correction ขณะที่เป้าหมายสุดท้ายคือการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่แก้ไขข้อผิดพลาดได้และพร้อมใช้งานจริง
ยังมีช่องว่างที่ต้องเติมเต็มระหว่างอัตราความผิดพลาด 1 ใน 1,000 ของวันนี้ ไปจนถึงเป้าหมาย 1 ใน 1 ล้านล้านที่ต้องการสำหรับอนาคต แต่ความสำเร็จของ Willow ก็แสดงให้เห็นว่าเรากำลังเดินมาถูกทาง
Google เปิดโอกาสให้นักวิจัย วิศวกร และนักพัฒนาร่วมเดินทางนี้ผ่านซอฟต์แวร์โอเพนซอร์สและทรัพยากรด้านการศึกษา รวมถึงคอร์สใหม่บน Coursera ที่จะช่วยให้นักพัฒนาเรียนรู้หลักการของ quantum error correction และช่วยสร้างอัลกอริทึมที่จะแก้ปัญหาในอนาคต
การก้าวกระโดดครั้งนี้ของ Google ไม่ใช่แค่ความสำเร็จทางเทคนิค แต่เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญที่จะเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของการประมวลผล ที่ปัญหาที่เคยเป็นไปไม่ได้จะกลายเป็นความท้าทายที่เราสามารถก้าวข้ามได้
การแก้ปัญหาที่ซับซ้อนบางครั้งต้องใช้มุมมองที่แตกต่าง แทนที่จะพยายามลดความผิดพลาดโดยตรง Google กลับคิดค้นวิธีที่ทำให้ความผิดพลาดลดลงเองเมื่อระบบใหญ่ขึ้น นี่คือการคิดนอกกรอบที่สร้างการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญ
ขณะที่โลกกำลังเผชิญกับความท้าทายที่ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ การค้นพบยารักษาโรค หรือการพัฒนาพลังงานทางเลือก Willow กำลังพิสูจน์ให้เห็นว่า ไม่มีปัญหาไหนที่ใหญ่เกินกว่าจะแก้ไข หากเรามีเครื่องมือที่เหมาะสมและความมุ่งมั่นที่จะก้าวข้ามขีดจำกัดเดิมๆ
#Futuretrends #FutureTrendsetter #Google #Willow #SuperComputer
- 75
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
