เครื่องแอนนิลควอนตัม

 

กระบวนการที่เป็นหัวใจของปัญหา นับตั้งแต่ การออกแบบโมเดลคณิตศาสตร์เพื่อการค้า การเงิน และระบบเศรษฐศาสตร์ เส้นทางและลำดับการขนส่งสินค้า การจัดตารางการบินและเส้นทางแบบเวลาจริง ลำดับกระบวนการการผลิต การบริหารการศึกษาช่วง COVID-19 การวางแผนด้านพลังงาน จนกระทั่งถึงความมั่นคงของประเทศ ฯลฯ คือ “การหาชุดของพารามิเตอร์ที่ก่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด” หรือ “การหาค่าเหมาะสมที่สุด” ซึ่งสามารถจัดการได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนต่อสัญญาณรบกวน ดังนั้น เพื่อเป็นการลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและสร้างเครื่องคำนวณ (overhead) ลดลงมาอยู่ในระดับที่เทคโนโลยีปัจจุบันสามารถมอบให้ได้ เครื่องคำนวณที่ออกแบบมาสำหรับกระบวนการคำนวณแอ็นนีลควอนตัมอันจำเพาะเจาะจงกับปัญหาการหาค่าเหมาะสมที่สุดจึงเป็นสิ่งที่ควรให้ความใส่ใจเป็นเรื่องต้น ๆ

 

เทคโนโลยีควอนตัม: ควอนตัมแอนนีลลิ่งเป็นการใช้กลศาสตร์ควอนตัมในการหาค่าพลังงานต่ำสุดที่แท้จริงสำหรับหาคำตอบที่เหมาะสมที่สุดของปัญหาหนึ่งๆและหาค่าพลังงานต่ำสุดที่เหมาะสมสำหรับปัญหาการสุ่มตัวอย่างโดยใช้ความน่าจะเป็นผ่านกระบวนการแบบเอเดียแบติก บนพื้นฐานของคิวบิตแบบตัวนำยิ่งยวดและเทคโนโลยีการผลิตวัสดุกึ่งตัวนำ ระบบควอนตัมแอนนีลลิ่งที่พัฒนาสำเร็จจะสามารถทำให้เกิดบริการคอมพิวเตอร์แบบคลาวด์ (Cloud computing) ประกอบด้วย 1) การออกแบบอุปกรณ์ประมวลผล 2) การประดิษฐ์วงจรเบ็ดเสร็จและการเชื่อมลวดทองคำ 3) การออกแบบระบบทำความเย็นและอุปกรณ์ความถี่วิทยุ (RF component) 4) การตรวจเช็คระบบ/ การตรวจหาข้อผิดพลาดในระบบ 5) บริการทางด้านฮาร์ดแวร์, เกตแวร์, และ เฟิร์มแวร 6) การควบคุมและการอ่านค่าแสดงผลในงานด้านความถี่ย่านไมโครเวฟและวิทยุ 7) วงจรและซอฟต์แวร์ควอนตัม 8) อัลกอริธึม, คลังซอฟต์แวร์, หน้าต่างการใช้งานของผู้ใช้ และ การเข้าถึงบริการ 9) วิศกรรมระบบที่เกี่ยวข้องภายใต้กรอบ Open System Interconnection (OSI Model 7 Layers)

 

กระบวนการแอนนีลลิ่งในหน่วยประมวณผลทางควอนตัมจะเริ่มจากบ่อศักย์สองบ่อที่ความลึกเท่ากันซึ่งก้นบ่อแต่ละฟากจะใช้แทนสถานะ 0 และ 1 การให้สนามแม่เหล็กที่ไม่เท่ากันเข้าไปในระบบจะเป็นการค่อยๆให้ความร้อนกับคริสตัลที่จะส่งผลทำให้การไหลเวียนของกระแสในวงตัวนำยิ่งยวดโจเซฟสัน (คิวบิต) และทำให้เกิดการเปลี่ยนของความลึกของบ่อศักย์ทั้งสอง ความน่าจะเป็นในการจะเจอสถานะใดสถานะหนึ่งขณะวัดจะเปลี่ยนแปลงโดยมีแนวโน้มที่มากขึ้นในสถานะที่ลึกกว่าซึ่งเป็นตัวแทนของพลังงานต่ำสุด

 

ผลลัพธ์ต่อสังคมโดยตรง: แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับธุรกิจ, การเงิน และเศรษฐศาสตร์, ลำดับและเส้นทางในการส่งของ, การวางแผนจราจรทางอากาศแบบเรียลไทม์, ระบบการผลิต, การจัดการการเรียนการสอนในช่วงโควิด-19, พลังงานฉลาด, การป้องกันและความปลอดภัยระดับชาติ และ อื่นๆ

 

การใช้ประโยชน์อื่นๆ: กระบวนการผลิต, ออกแบบ และ การควบคุมอุปกรณ์ที่ใช้ความถี่ย่านไมโครเวฟ เพื่อใช้ในการสร้างควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบลดข้อผิดพลาดที่มีขนาดเล็ก

 

เทคโนโลยีควอนตัมทางเลือก: อุปกรณ์ควอนตัมที่มีสัญญานรบกวนไม่สมบูรณ์ขนาดกลาง, ควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบทนต่อข้อผิดพลาด

 

ระบบสนับสนุน: ระบบ 5G, ระบบบริการแบบคลาวด์

 

 

ภาพที่ 22 พลังงานศักย์และสถานะควอนตัมของคิวบิตที่เปลี่ยนตามเวลาขึ้นกับการให้สนามแม่เหล็กอย่างช้าๆ แหล่งอ้างอิง: https://docs.dwavesys.com/docs/latest/c_gs_2.html