คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Topological Qubit ของ Microsoft
(scottaaronson.blog)- ผู้เขียนบทความ Scott Aaronson: นักวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่มีชื่อเสียงในด้านทฤษฎีความซับซ้อนเชิงคำนวณและควอนตัมคอมพิวติง มีผลงานหนังสือ "Quantum Computing Since Democritus"
Q1. เห็นประกาศของ Microsoft แล้วหรือยัง?
A. เห็นแล้ว ไม่ต้องถามเยอะขนาดนั้นก็ได้! Chetan Nayak ของ Microsoft ได้บรีฟเป็นการส่วนตัวให้ผมเมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อน และผมก็เคยให้ความเห็นเรื่องนี้กับ BBC World Business Report และ MIT Technology Review มาแล้วด้วย
Q2. Topological qubit คืออะไร?
A. เป็นคิวบิตชนิดพิเศษที่สร้างขึ้นโดยใช้ nonabelian anyons
- anyon คือการกระตุ้นเชิงอนุภาค (excitation) ที่สามารถมีอยู่ได้ในตัวกลางสองมิติ และ ไม่ใช่ทั้ง fermion และ boson
- ปลายทศวรรษ 1990 Alexei Kitaev, Michael Freedman และคนอื่น ๆ เริ่มศึกษามันในเชิงทฤษฎี
- แต่ มันสร้างและควบคุมได้ยากกว่าคิวบิตทั่วไปมาก
Q3. ทำไม topological qubit ถึงสำคัญ?
A. Topological qubit อาจมีความทนทานต่อ quantum decoherence ได้มากกว่า
- คิวบิตทั่วไปเมื่อเกิดข้อผิดพลาด ต้องแก้ด้วยซอฟต์แวร์ในรูปแบบ quantum error correction
- แต่ topological qubit มี โครงสร้างที่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดทางกายภาพได้ยาก
- กล่าวคือ ตราบใดที่ การถักไขว้ (braiding) ของ nonabelian anyons ไม่เปลี่ยน ก็จะไม่เกิดข้อผิดพลาด
- เพราะทนต่อข้อผิดพลาดได้ในระดับฮาร์ดแวร์ จึง ลดภาระของการแก้ไขด้วยซอฟต์แวร์ลงได้
Q4. Microsoft เป็นผู้สร้าง topological qubit ได้เป็นรายแรกหรือไม่?
A. Microsoft อ้างว่าใช่
- แต่ มีข้อความสำคัญถูกพบในเอกสารรีวิวของวารสาร Nature:
"ผลลัพธ์ของบทความนี้ไม่ได้พิสูจน์การมีอยู่ของ Majorana zero mode ในอุปกรณ์ที่รายงาน"
- กล่าวคือ Microsoft อ้างว่าสร้าง topological qubit ได้แล้ว แต่ในการตรวจพิจารณาโดยผู้ทรงคุณวุฒิ (peer review) ของ Nature ยังไม่ได้รับการยอมรับ
Q5. Microsoft เคยอ้างในปี 2018 ว่าสร้าง Majorana zero mode ได้จากการทดลอง แต่ภายหลังก็ถอนคำกล่าวไม่ใช่หรือ?
A. ใช่
- ด้วยเหตุนี้ ผู้เชี่ยวชาญบางคนจึงยังคงระมัดระวังต่อประกาศครั้งนี้
- ตอนที่ผมถาม Chetan Nayak เรื่องความน่าเชื่อถือ เขาตอบว่า "ตอนนี้เรามี topological qubit ที่ทำงานได้สมบูรณ์แล้ว คุณยังต้องการอะไรอีก?"
Q6. ประกาศนี้เป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญหรือไม่?
A. ถ้าเป็นไปตามที่อ้างไว้ มันจะเป็น หมุดหมายสำคัญของวงการ topological quantum computing และฟิสิกส์
- จำนวน topological qubit ที่ถูกจัดการได้ในการทดลองจนถึงตอนนี้ เพิ่มจาก 0 เป็น 1
- อาจมองได้ว่าเป็นการสร้าง สภาวะใหม่ของสสาร (a new state of matter)
- แต่ก็มีความย้อนแย้งตรงที่ มันเป็นสภาวะที่ไม่พบในธรรมชาติ และดูเหมือนจะมีอยู่แค่ในวารสาร Nature เท่านั้น
Q7. แล้วมันมีประโยชน์ใช้งานจริงหรือไม่?
A. ยังไม่ใช่ตอนนี้!
- อย่าเชื่อใครก็ตามที่อ้างว่าสามารถทำการคำนวณที่มีประโยชน์ได้ด้วยคิวบิต 1 ตัวหรือ 30 ตัว
- Microsoft เองก็ไม่ได้อ้างแบบนั้น
- ถ้าอยากดูว่าควอนตัมคอมพิวเตอร์ในอนาคตจะมีประโยชน์จริงในด้านใด ให้ไปอ่านคลังบทความย้อนหลัง 20 ปีของบล็อกนี้
Q8. ประกาศครั้งนี้พิสูจน์แล้วหรือยังว่า topological qubit คืออนาคตของควอนตัมคอมพิวติง?
A. ยังพิสูจน์ไม่ได้
- หากคำกล่าวอ้างของ Microsoft ถูกต้อง topological qubit ก็เพิ่งไปถึงระดับเดียวกับคิวบิตทั่วไปเมื่อ 20~30 ปีก่อน
- Google, IBM, Quantinuum, QuEra และรายอื่น ๆ ได้จัดการกับคิวบิตที่พัวพันกันหลายสิบถึงหลายร้อยตัวในการทดลองไปแล้ว
- หาก topological qubit จะประสบความสำเร็จ มันต้องมีความน่าเชื่อถือสูงกว่าวิธีเดิมมาก
- มันต้องมีข้อได้เปรียบแบบท่วมท้นเหนือวิธีเดิม เหมือนที่ทรานซิสเตอร์เข้ามาแทนหลอดสุญญากาศ แต่ตอนนี้ยังไม่ชัดว่าจะเป็นเช่นนั้นหรือไม่
Q9. นอกจาก Microsoft แล้ว มีบริษัทอื่นที่วิจัย topological qubit หรือไม่?
A. แทบไม่มี
- Microsoft แทบจะเป็นบริษัทใหญ่เพียงรายเดียว
- Nokia Bell Labs และ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟต์ของเนเธอร์แลนด์ ก็วิจัยอยู่เช่นกัน แต่ขนาดยังเล็ก
- ถึงอย่างนั้น การที่ยังมีบริษัทที่เดินหน้ากับแนวทาง topological จนสุดทางก็เป็นเรื่องน่าสนใจ
Q10. Microsoft จะสร้าง topological qubit หนึ่งล้านตัวได้ภายในไม่กี่ปีหรือไม่?
A. ใน PR และบทความวิทยาศาสตร์สำหรับมหาชนอาจจะเป็นไปได้มั้ง?
- แต่ในความเป็นจริง คำว่า "ภายในไม่กี่ปี" มองโลกในแง่ดีเกินไปมาก
- ขออวยพรให้ Microsoft และคู่แข่งโชคดี และ ช่วงเวลาข้างหน้าคงจะน่าตื่นเต้น
- แน่นอน ก่อนจะไปถึงจุดนั้น เราก็คงต้องยัง รักษาสังคมอารยะเอาไว้ได้อยู่ก่อน...
1 ความคิดเห็น
Microsoft เปิดตัวโปรเซสเซอร์ควอนตัม 'Majorana 1'