ควอนตัมที่ใช้แสง: อนาคตที่สดใสของการคำนวณควอนตัม

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• กุมภาพันธ์ 26, 2024

สรุปข้อมูลเชิงลึก

การพัฒนาล่าสุดในการคำนวณควอนตัมที่ใช้แสงชี้ให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในเทคโนโลยีการคำนวณ โดยย้ายจากวิธีการแบบเดิมไปสู่การใช้อนุภาคแสงในการประมวลผล การเปลี่ยนแปลงนี้รับประกันว่าจะสามารถแก้ไขปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็วยิ่งขึ้นในด้านต่างๆ รวมถึงศักยภาพในการเป็นประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากความต้องการพลังงานที่ลดลง ความก้าวหน้าเหล่านี้ยังทำให้เกิดคำถามสำคัญเกี่ยวกับความปลอดภัยของข้อมูล วิวัฒนาการของตลาดงาน และความสามารถในการแข่งขันทางเทคโนโลยีระดับโลก

บริบทควอนตัมที่ใช้แสง

มีการพัฒนาหลายประการในการคำนวณควอนตัมที่ใช้แสง การคำนวณควอนตัมที่ใช้แสงหรือการคำนวณควอนตัมโทนิคใช้โฟตอน (อนุภาคแสง) เพื่อทำการคำนวณ ในทางตรงกันข้าม คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมใช้วงจรไฟฟ้าและบิต ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2023 นักวิจัยของ MIT ค้นพบว่าอนุภาคนาโนของตะกั่ว-เฮไลด์เพอรอฟสกี้สามารถผลิตโฟตอนได้อย่างสม่ำเสมอ วัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีแนวโน้มสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ในอนาคตเนื่องจากมีน้ำหนักเบาและง่ายต่อการผลิต แต่ยังโดดเด่นในด้านศักยภาพในเทคโนโลยีขั้นสูงเนื่องจากสามารถผลิตและนำไปใช้กับพื้นผิวเช่นแก้วได้อย่างง่ายดาย

จากนั้นในเดือนตุลาคม ปี 2023 นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนได้ค้นพบความก้าวหน้าด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้แสงรุ่นใหม่อย่าง Jiuzhang 3.0 ซึ่งสร้างสถิติโลกใหม่ด้วยการตรวจจับโฟตอน 255 โฟตอน ซึ่งมากกว่าโฟตอน 2.0 โฟตอนของ Jiuzhang 113 รุ่นก่อนมาก ความก้าวหน้านี้ทำให้ Jiuzhang 3.0 สามารถทำงานได้เร็วกว่า Jiuzhang 2.0 ถึงล้านเท่าในการแก้ปัญหาการสุ่มตัวอย่างแบบเกาส์เซียนโบซอน ซึ่งเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนที่ใช้ในการคำนวณควอนตัม เป็นที่น่าสังเกตว่า Jiuzhang 3.0 สามารถประมวลผลตัวอย่างการสุ่มตัวอย่าง Gaussian boson ที่ซับซ้อนที่สุดได้ภายในเวลาเพียง 20 ไมโครวินาที ซึ่งเป็นงานที่ Frontier ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกต้องใช้เวลามากกว่า XNUMX หมื่นล้านปีจึงจะเสร็จสมบูรณ์ 

ในที่สุด ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2024 นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นได้ประกาศความก้าวหน้าที่สำคัญในการขจัดความจำเป็นในการใช้อุณหภูมิที่ต่ำมากซึ่งจำเป็นสำหรับเครื่องควอนตัมที่ใช้แสงในปัจจุบัน ความก้าวหน้าดังกล่าวเกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิด "แสงที่ถูกบีบอัด" ประสิทธิภาพสูงสำหรับการส่งข้อมูลเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังภายในปี 2030 การพัฒนานี้นำเสนอความสามารถในการปรับขนาดและข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานเหนือวิธีการอื่นๆ เช่น ตัวนำยิ่งยวดและคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ซิลิกอน

ผลกระทบก่อกวน

ความก้าวหน้าในการประมวลผลควอนตัมแบบใช้แสงคาดว่าจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความเร็วในการคำนวณได้อย่างมาก ความสามารถของเทคโนโลยีในการทำงานที่อุณหภูมิห้องช่วยลดความจำเป็นในการใช้ระบบทำความเย็นที่ซับซ้อน ทำให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและคุ้มต้นทุนมากขึ้น ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนการดำเนินงานที่ลดลงสามารถกระตุ้นให้มีการใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัมในวงกว้างมากขึ้นในภาคส่วนต่างๆ โดยเร่งการวิจัยและพัฒนาในด้านปัญญาประดิษฐ์ วัสดุศาสตร์ และการเข้ารหัส

การพัฒนาการประมวลผลควอนตัมที่ใช้แสงอาจนำไปสู่การเข้าถึงทรัพยากรการคำนวณขั้นสูงที่รวดเร็วและราคาไม่แพงมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้อาจส่งผลให้มีความปลอดภัยส่วนบุคคลเพิ่มขึ้นด้วยวิธีการเข้ารหัสที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับการปกป้องข้อมูล ในด้านการศึกษา ความก้าวหน้าดังกล่าวอาจช่วยให้นักศึกษาและนักวิจัยมีเครื่องมือใหม่ๆ สำหรับการเรียนรู้และการค้นพบ นอกจากนี้ เมื่อเทคโนโลยีนี้เติบโตเต็มที่ ก็สามารถสร้างโอกาสในการทำงานและเส้นทางอาชีพใหม่ๆ ในด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมและอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องได้

รัฐบาลมีแนวโน้มที่จะมองว่าการพัฒนาเหล่านี้เป็นโอกาสในการเพิ่มขีดความสามารถระดับชาติในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การลงทุนในคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้แสงสามารถเพิ่มความได้เปรียบทางการแข่งขันของประเทศในอุตสาหกรรมและการวิจัยที่มีเทคโนโลยีสูง เทคโนโลยีนี้อาจต้องมีการอัปเดตในกรอบการกำกับดูแล โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของข้อมูล เพื่อจัดการกับความท้าทายใหม่ๆ ที่เกิดจากความสามารถในการคำนวณขั้นสูง นอกจากนี้ รัฐบาลอาจจำเป็นต้องส่งเสริมความร่วมมือระหว่างสถาบันการศึกษา อุตสาหกรรม และสถาบันการวิจัย เพื่อใช้ประโยชน์จากศักยภาพของการประมวลผลควอนตัมที่ใช้แสงอย่างเต็มที่

ผลกระทบของควอนตัมที่ใช้แสง

ผลกระทบที่กว้างขึ้นของควอนตัมที่ใช้แสงอาจรวมถึง: 

• ความสามารถในการคำนวณที่เพิ่มขึ้นในภาคการวิจัย นำไปสู่การสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศและผลการวิจัยโรคที่รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น
• เร่งการค้นพบและพัฒนาวัสดุและยาใหม่ๆ ช่วยลดเวลาและค่าใช้จ่ายในการนำสิ่งเหล่านี้ออกสู่ตลาด
• ความต้องการวิธีการเข้ารหัสแบบต้านทานควอนตัมที่เพิ่มขึ้น นำไปสู่การลงทุนด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์และนวัตกรรมในเทคโนโลยีการปกป้องข้อมูลที่เพิ่มขึ้น
• การเปลี่ยนแปลงในการมุ่งเน้นด้านการศึกษาไปยังคอมพิวเตอร์ควอนตัมและสาขาที่เกี่ยวข้อง สร้างโอกาสการเรียนรู้ใหม่ๆ และเส้นทางอาชีพในเทคโนโลยีเกิดใหม่
• รัฐบาลลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานการประมวลผลควอนตัมและการศึกษา โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มความได้เปรียบในการแข่งขันในการเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีระดับโลก
• การเปลี่ยนแปลงของพลวัตทางภูมิรัฐศาสตร์ ในขณะที่ประเทศต่างๆ แย่งชิงอำนาจเหนือขีดความสามารถด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งอาจนำไปสู่การเป็นพันธมิตรและการแข่งขันใหม่ๆ
• การทำให้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์ระดับสูงเป็นประชาธิปไตย ช่วยให้ธุรกิจขนาดเล็กและสถาบันการวิจัยสามารถแข่งขันกับองค์กรขนาดใหญ่ได้
• การเพิ่มขึ้นของวิธีการคำนวณที่ประหยัดพลังงานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอุตสาหกรรมเทคโนโลยี
• การเปลี่ยนแปลงโมเดลธุรกิจในภาคส่วนต่างๆ เช่น การเงินและโลจิสติกส์ เนื่องจากการเพิ่มประสิทธิภาพขั้นสูงและความสามารถในการสร้างแบบจำลองเชิงคาดการณ์
• ความท้าทายทางกฎหมายและจริยธรรมที่เกิดจากความสามารถในการคำนวณขั้นสูง ซึ่งจำเป็นต้องมีกฎระเบียบและโครงสร้างการกำกับดูแลใหม่

คำถามที่ต้องพิจารณา

• การบูรณาการคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบใช้แสงเข้ากับอุตสาหกรรมต่างๆ จะเปลี่ยนโฉมตลาดงานได้อย่างไร
• ความก้าวหน้าของการประมวลผลควอนตัมอาจส่งผลต่อความปลอดภัยของข้อมูลทั่วโลกในด้านใดบ้าง