อัลกอริทึม Quantum Echoes ของ Google ทำงานอย่างไร

อินฟอร์เมเทค ดิจิตอล » Recursos » อัลกอริทึม Quantum Echoes ของ Google ทำงานอย่างไร

La การคำนวณควอนตัมไม่ใช่แค่ทฤษฎีอีกต่อไป เพื่อเริ่มแทรกตัวเองเข้าไปในบทสนทนาเกี่ยวกับยา วัสดุขั้นสูง หรือความปลอดภัยทางไซเบอร์ Google พยายามมาหลายปีแล้วที่จะแสดงให้เห็นว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัมของพวกเขา สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่แค่ต้นแบบที่สะดุดตาเท่านั้น แต่ยังเป็นเครื่องมือที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้จริง ด้วยอัลกอริทึม Quantum Echoes และชิป Willow บริษัทอ้างว่าได้บรรลุเป้าหมายสำคัญที่อาจพลิกโฉมการแข่งขันทางเทคโนโลยีนี้

อัลกอริทึมใหม่นี้ ตัวสัมพันธ์นอกลำดับ ออกแบบมาเพื่อศึกษาว่าข้อมูลควอนตัมแพร่กระจายในระบบที่ซับซ้อนอย่างไร ไม่เพียงแต่มีความเร็วสูงอย่างเหลือเชื่อเท่านั้น แต่จากข้อมูลที่เผยแพร่ พบว่ามันทำงานได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์คลาสสิกที่ดีที่สุดถึง 13.000 เท่าสำหรับงานที่เทียบเท่ากัน แต่สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือมันเป็นอัลกอริทึมที่ตรวจสอบได้ หมายความว่าผลลัพธ์สามารถทำซ้ำและตรวจสอบได้บนอุปกรณ์ควอนตัมอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญหากเราต้องการให้เทคโนโลยีนี้ก้าวไปไกลกว่าแค่ในห้องปฏิบัติการ

Quantum Echoes คืออะไรกันแน่ และทำไมทุกคนถึงพูดถึงมัน?

Quantum Echoes เป็น อัลกอริทึมควอนตัมประเภท OTOC (Out-of-Time-Order Correlator) หน้าที่หลักของมันคือการวัดว่าสถานะของคิวบิตเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรหลังจากนำระบบควอนตัมไปปฏิบัติชุดหนึ่งแล้วจึง "ย้อนกลับ" วิวัฒนาการของมัน ในทางปฏิบัติ มันทำหน้าที่เป็นเทอร์โมมิเตอร์วัดความโกลาหลควอนตัม โดยวิเคราะห์การกระจายตัวของข้อมูลภายในชุดคิวบิต โดยการวัดปริมาณต่างๆ เช่น การทำให้เป็นแม่เหล็ก ความหนาแน่น กระแส และความเร็ว

สิ่งที่ Google เสนอคือการใช้อัลกอริทึมนี้เป็นประเภทหนึ่ง เสียงสะท้อนควอนตัมที่ได้รับการออกแบบอย่างพิถีพิถันขั้นแรก ชิป Willow จะรับสัญญาณควอนตัมที่ซับซ้อนซึ่งกระตุ้นให้ระบบพัฒนา จากนั้น จะมีการรบกวนเล็กน้อยเข้าไปในคิวบิตเฉพาะ และลำดับการทำงานย้อนกลับจะถูกดำเนินการเพื่อพยายามยกเลิกกระบวนการ เมื่อสิ้นสุดกระบวนการทั้งหมดนี้ ระบบจะส่งกลับ "เสียงสะท้อน" ควอนตัมของสถานะเริ่มต้น ซึ่งจะถูกขยายและเปิดเผยข้อมูลที่แม่นยำสูงเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการด้วยสัญญาณรบกวนเชิงสร้างสรรค์

จากมุมมองทางทฤษฎี ตัวเชื่อมโยงนอกลำดับประเภทนี้ใช้ในการศึกษา ข้อมูลผสมและแพร่กระจายในระบบที่ซับซ้อนอย่างยิ่งได้อย่างไรเช่น แบบจำลองที่อธิบายหลุมดำหรือวัสดุควอนตัมที่แปลกใหม่ สิ่งใหม่ที่นี่ก็คือ เป็นครั้งแรกที่แบบจำลองเหล่านี้ถูกนำมาจากทฤษฎีสู่ห้องปฏิบัติการ ด้วยการทดลองที่สามารถทำซ้ำและพิสูจน์ได้ และยังชี้ให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้ทางกายภาพที่เฉพาะเจาะจงมากอีกด้วย

Google ได้นำเสนอผลลัพธ์เหล่านี้ในเอกสารเสริมสองฉบับ: ฉบับหนึ่งตีพิมพ์ใน ธรรมชาติบทความวิจัยฉบับหนึ่งมุ่งเน้นไปที่การสาธิตอัลกอริทึมและข้อได้เปรียบเชิงควอนตัมที่ตรวจสอบได้ ในขณะที่อีกฉบับหนึ่งซึ่งเผยแพร่บนคลังข้อมูล arXiv มุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้งานที่มีศักยภาพในด้านเคมีและสเปกโทรสโกปี หนึ่งในผู้ลงนามในบทความของ Nature คือ Michel Devoret ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2025 และเป็นบุคคลสำคัญในการพัฒนาคิวบิตตัวนำยิ่งยวด

ตามที่วิศวกรของบริษัทได้กล่าวไว้ Quantum Echoes ทำงานเร็วขึ้น 13.000 เท่า บนชิปวิลโลว์ที่ดีที่สุด อัลกอริทึมคลาสสิกเทียบเท่า ดำเนินการบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก ในทางปฏิบัติ สิ่งที่เครื่องจักรคลาสสิกต้องใช้เวลานับพันหรือล้านล้านปีในการแก้ปัญหา วิลโลว์ทำได้สำเร็จภายในไม่กี่นาที ก้าวข้ามขีดจำกัดของสิ่งที่ถือว่าเป็นข้อได้เปรียบเชิงควอนตัมอย่างเต็มตัว

พื้นฐานของการคำนวณควอนตัมเพื่อทำความเข้าใจอัลกอริทึม

หากต้องการทราบแนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับการทำงานของ Quantum Echoes ควรจำไว้ว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ทำงานกับบิตแบบคลาสสิกแต่ด้วยคิวบิต ในขณะที่บิตสามารถมีค่าเป็น 0 หรือ 1 ได้เท่านั้น คิวบิตสามารถซ้อนทับสถานะทั้งสองได้ในเวลาเดียวกัน ซึ่งทำให้ชุดคิวบิตสามารถแสดงชุดค่าผสมของศูนย์และหนึ่งได้จำนวนมากพร้อมกัน

คิวบิตถูกนำมาใช้โดยการจัดการระบบทางกายภาพ เช่น โฟตอน อิเล็กตรอน ไอออนที่ถูกกักไว้ อะตอม หรือวงจรตัวนำยิ่งยวดเช่นเดียวกับบริษัทอื่นๆ Google กำลังลงทุนในคิวบิตตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นทายาทโดยตรงของการทดลองวงจรควอนตัมระดับมหภาคที่ริเริ่มโดย Devoret และนักวิจัยคนอื่นๆ ในช่วงทศวรรษ 1980 คิวบิตเหล่านี้อาจพันกัน กล่าวคือ มีสถานะควอนตัมร่วมกัน และก่อตัวเป็นโครงสร้างร่วมที่ความน่าจะเป็นรวมกันเหมือนคลื่น

ในบริบทนี้ อัลกอริทึมควอนตัมไม่ใช่อะไรอื่นนอกจาก ลำดับของเกตตรรกะ ที่นำมาประยุกต์ใช้กับ เครือข่ายคิวบิตที่ทับซ้อนและเกี่ยวพันกันเมื่อวงจรมีวิวัฒนาการ แอมพลิจูดของความน่าจะเป็นจะเสริมหรือหักล้างกันผ่านการรบกวน เคล็ดลับคือการออกแบบอัลกอริทึมเพื่อให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องถูกขยายและมีความน่าจะเป็นสูงสุดในการวัดระบบ

การรบกวนเชิงสร้างสรรค์ ซึ่งเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญของ Quantum Echoes เกิดขึ้นเมื่อ คลื่นควอนตัมเรียงตัวกันเป็นเฟส และพวกมันจะรวมกันแทนที่จะหักล้างกัน หากวงจรได้รับการออกแบบมาอย่างดี เอฟเฟกต์นี้จะทำให้เสียงสะท้อนสุดท้ายของอัลกอริทึมโดดเด่นออกมาจากเสียงรบกวนเบื้องหลังอย่างชัดเจน และช่วยให้สามารถอ่านได้อย่างละเอียดอ่อนว่าข้อมูลแพร่กระจายไปในระบบอย่างไร แม้ว่ากระบวนการกลางจะวุ่นวายมากก็ตาม

ทั้งหมดนี้ฟังดูทรงพลังมากแต่ก็มีปัญหาที่ร้ายแรงตามมาด้วยเช่นกัน: ความเปราะบางของระบบควอนตัมเมื่อเผชิญกับสัญญาณรบกวนการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยของอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า หรือสัญญาณรบกวนจากภายนอก อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในคิวบิต ทำลายความสอดคล้องของระบบ และทำลายการคำนวณ ดังนั้น การควบคุมข้อผิดพลาดเชิงควอนตัมและการลดความสอดคล้องจึงเป็นสองความท้าทายหลักของอุตสาหกรรม

วิธีการทำงานของ Quantum Echoes ทีละขั้นตอนบนชิป Willow

วิลโลว์เป็นคนสุดท้าย ชิปควอนตัมตัวนำยิ่งยวดของ Googleและนี่คือฮาร์ดแวร์ชิ้นหนึ่งที่ Quantum Echoes ใช้งานอยู่ โปรเซสเซอร์ตัวนี้ได้รับความสนใจจากการทดสอบประสิทธิภาพการสุ่มตัวอย่างวงจรแบบสุ่มภายในเวลาไม่ถึงห้านาที ซึ่งเป็นงานที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่วไปไม่สามารถทำได้ภายในเวลาหลายสิบล้านล้านปี ด้วย Quantum Echoes วิลโลว์กลับมามีบทบาทสำคัญอีกครั้ง

โครงร่างพื้นฐานของอัลกอริทึมสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นประสบการณ์ "การย้อนเวลา" แบบควอนตัม แม้ว่า ไม่มีอะไรถูกส่งไปในอดีตกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการนำลำดับการทำงานไปใช้กับระบบ โดยรบกวนคิวบิตเฉพาะเล็กน้อย แล้วจึงดำเนินการตามลำดับเดิมแบบย้อนกลับด้วยความแม่นยำสูง หากทุกอย่างได้รับการปรับแต่งอย่างเหมาะสม ระบบจะกลับสู่สถานะเดิมและปล่อยเสียงสะท้อนอินเตอร์เฟอโรเมตริกที่มีข้อมูลมากมาย

ขั้นตอนดังกล่าวมี 3 ขั้นตอนหลักๆ ในลักษณะที่เรียบง่ายมาก: ขั้นตอนแรก สถานะเริ่มต้นที่ควบคุมได้ดีในชุดคิวบิตจากนั้น สถานะนั้นจะถูกปล่อยให้พัฒนาผ่านลำดับของเกตควอนตัมที่ทำให้มีความซับซ้อนและสับสนมาก ในที่สุด การย้อนเวลาของวงจรก็จะถูกดำเนินการ คิวบิตจะถูกเปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการ และจะสังเกตได้ว่าการรบกวนนั้นส่งผลต่อเสียงสะท้อนสุดท้ายอย่างไร

ความสวยงามของการตั้งค่านี้คือเสียงสะท้อนที่วัดได้ในตอนท้ายไม่ใช่การสะท้อนที่อ่อน แต่เป็นสัญญาณที่ขยายโดย การแทรกแซงเชิงสร้างสรรค์ด้วยเหตุนี้เอง เทคนิคนี้จึงมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในพลวัตภายในระบบเป็นอย่างมาก Google ได้ใช้ประโยชน์จากความไวนี้เพื่อลดอัตราความผิดพลาดที่แท้จริงของชิปลงอย่างมาก ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ต่ำกว่าเกณฑ์ที่การแก้ไขข้อผิดพลาดขนาดใหญ่จะสามารถทำได้

ในการทดลองบางส่วนที่อธิบายไว้ เครื่องควอนตัมสามารถแก้ปัญหาได้ภายในเวลาเพียงสองชั่วโมง ในขณะที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Frontier ซึ่งเป็นหนึ่งในเครื่องที่ทรงพลังที่สุดในโลก จะต้อง ประมาณ 3,2 ปีของการประมวลผลต่อเนื่อง เพื่อรันโค้ดคลาสสิกที่เทียบเท่ากัน ช่องว่างด้านประสิทธิภาพที่มหาศาลนี้ ประกอบกับข้อเท็จจริงที่ว่าผลลัพธ์สามารถทำซ้ำได้บน Willow หรืออุปกรณ์อื่นๆ ที่มีคุณภาพใกล้เคียงกัน ถือเป็นพื้นฐานของสิ่งที่เรียกว่า "ข้อได้เปรียบเชิงควอนตัมที่ตรวจสอบได้"

นอกจากนี้โปรโตคอลที่ใช้โดย Google มันไม่ได้เป็นเพียงการฝึกฝนความเหนือกว่าเชิงควอนตัมอย่างง่ายๆ หากไม่มีการประยุกต์ใช้ต่างจากการทดลองครั้งก่อนๆ ที่เน้นไปที่ปัญหาทางคณิตศาสตร์เทียมซึ่งยากต่อการแปลสู่โลกแห่งความเป็นจริง ที่นี่อัลกอริทึมจะถูกใช้เพื่อจำลองกระบวนการทางกายภาพที่เฉพาะเจาะจงมาก: โครงสร้างและพลวัตของโมเลกุลจริงยังศึกษาด้วยการสั่นพ้องแม่เหล็กนิวเคลียร์อีกด้วย

ข้อได้เปรียบเชิงควอนตัมที่ตรวจสอบได้: เหตุใดความก้าวหน้าครั้งนี้จึงแตกต่าง

จนกระทั่งถึงตอนนี้ การประกาศเกี่ยวกับ "อำนาจสูงสุดของควอนตัม" หลายครั้งได้รับการวิพากษ์วิจารณ์เนื่องจาก ไม่ชัดเจนว่าจะตรวจสอบผลลัพธ์อย่างอิสระได้อย่างไร หรือปัญหาที่ได้รับการแก้ไขแล้วจะนำไปใช้ประโยชน์ในทางปฏิบัติได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น เหตุการณ์สำคัญของ Google ในปี 2019 ประกอบด้วยการคำนวณการสุ่มตัวอย่างวงจร ซึ่งซูเปอร์คอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำซ้ำได้ภายในเวลาที่เหมาะสม แต่ก็ไม่มีประโยชน์นอกห้องปฏิบัติการเช่นกัน

ด้วย Quantum Echoes บริษัทพยายามที่จะยุติข้อถกเถียงนั้นด้วยการทดลองที่ออกแบบมาตั้งแต่แรกเริ่ม สามารถตรวจสอบได้และทำซ้ำเคล็ดลับนี้กับใครก็ตามที่ต้องการอัลกอริทึมนี้ถูกนำไปใช้งานโดยมีพารามิเตอร์และการกำหนดค่าที่กลุ่มวิจัยอื่นๆ ที่มีฮาร์ดแวร์ควอนตัมที่เทียบเคียงได้สามารถลองทำซ้ำได้ นอกจากนี้ ผลลัพธ์ของการจำลองควอนตัมยังถูกนำไปเปรียบเทียบกับการวัดทางกายภาพแบบคลาสสิกที่ได้จากเทคนิคที่เป็นที่ยอมรับ

“ความสามารถในการตรวจสอบควอนตัม” ที่ Google อ้างนั้นขึ้นอยู่กับสองเสาหลัก: ประการแรก ความจริงที่ว่าการคำนวณสามารถทำซ้ำได้บนเครื่องควอนตัมที่คล้ายกันอื่น ๆ ประการที่สอง ความเป็นไปได้ของ เปรียบเทียบผลลัพธ์ของอัลกอริทึมกับข้อมูลการทดลอง การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านิวเคลียร์หรือการจำลองแบบคลาสสิกในกรณีที่ยังคงใช้งานได้ การตรวจสอบความถูกต้องซ้ำซ้อนนี้ยิ่งตอกย้ำข้อกล่าวอ้างที่ว่าเราไม่ได้กำลังเผชิญกับกลวิธีทางคณิตศาสตร์ที่ยากจะตรวจสอบ

เพื่อให้การสาธิตประเภทนี้เป็นไปได้ ฮาร์ดแวร์จะต้องรวมกัน การทำงานความเร็วสูงพร้อมอัตราข้อผิดพลาดที่ต่ำมากการเบี่ยงเบนใดๆ ในลำดับการย้อนเวลาจะทำลายเสียงสะท้อนสุดท้าย ความจริงที่ว่าวิลโลว์สามารถเอาชนะความท้าทายนี้ได้โดยไม่ล่มสลาย แสดงให้เห็นว่าการควบคุมคิวบิตตัวนำยิ่งยวดได้ก้าวสู่ระดับที่น่าทึ่ง เติบโตมากกว่าเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมามาก

ถึงกระนั้น ผู้เชี่ยวชาญหลายคนก็เรียกร้องให้ระมัดระวัง นักวิจัยอย่าง Carlos Sabín จากภาควิชาฟิสิกส์ทฤษฎี มหาวิทยาลัยอิสระแห่งมาดริด ชี้ให้เห็นว่า ข้อได้เปรียบเชิงควอนตัมอื่นๆ ได้รับการประกาศแล้ว ซึ่งได้รับการรับรองในภายหลัง ในขณะที่กลุ่มอื่นๆ ได้ปรับปรุงอัลกอริทึมคลาสสิกหรือค้นหาวิธีประมาณผลลัพธ์โดยใช้คอมพิวเตอร์ทั่วไป ชุมชนวิทยาศาสตร์กำลังอยู่ในขั้นตอนการตรวจยืนยันว่าการทดลองของ Google ได้กำหนดขอบเขตที่ชัดเจนในระดับใด

การประยุกต์ใช้ในเคมี: โมเลกุล NMR และความฝันของ “ควอนโตสโคป”

หนึ่งในลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของ Quantum Echoes คือการใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับ การจำลองทางเคมีและสเปกโตรสโคปีควอนตัมGoogle ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ในการรันอัลกอริทึมบน Willow เพื่อศึกษาโมเลกุล 2 โมเลกุล โมเลกุลหนึ่งมี 15 อะตอม และอีกโมเลกุลหนึ่งมี 28 อะตอม โดยใช้ข้อมูลจากการทดลองด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านิวเคลียร์ (NMR) เป็นจุดเปรียบเทียบ

MRI ซึ่งเป็นเทคนิคสเปกโทรสโคปิกของการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทางการแพทย์ ทำหน้าที่เป็น กล้องจุลทรรศน์โมเลกุลที่ใช้ “สปิน” แม่เหล็ก ของนิวเคลียสอะตอม ด้วยการตรวจจับว่าสปินเหล่านี้ตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กและสัญญาณความถี่วิทยุอย่างไร นักวิทยาศาสตร์สามารถอนุมานตำแหน่งสัมพัทธ์ของอะตอม และโครงสร้างของโมเลกุลได้ เป็นเครื่องมือพื้นฐานในวิชาเคมี ชีววิทยา และวัสดุศาสตร์

ปัญหาคือเมื่อโมเลกุลมีขนาดใหญ่ขึ้นหรือปฏิสัมพันธ์ระหว่างสปินมีความซับซ้อนมากขึ้น วิธีคลาสสิกในการตีความข้อมูล NMR มีราคาแพงมาก จากมุมมองด้านการคำนวณ นั่นคือที่มาของ Quantum Echoes: ความสามารถในการติดตามพลวัตควอนตัมภายในของระบบที่วุ่นวาย ช่วยให้จำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างการหมุนในระยะทางไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในการพิสูจน์แนวคิดที่ดำเนินการกับเบิร์กลีย์ ผลลัพธ์ที่ได้โดยใช้อัลกอริทึมควอนตัม มันตรงกับการวัด MRI แบบดั้งเดิม สำหรับโมเลกุลทั้งสอง ซึ่งถือเป็นการยืนยันครั้งแรกที่แข็งแกร่งของวิธีการนี้ แต่ยิ่งไปกว่านั้น การวิเคราะห์เชิงควอนตัมยังเปิดเผยรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับพลวัตของสปินที่ปกติไม่สามารถหาได้จากเทคนิคคลาสสิก ซึ่งชี้ให้เห็นถึงความไวที่มากขึ้น

นักวิจัยอย่าง Ashok Ajoy ผู้ร่วมงานกับ Google Quantum AI และศาสตราจารย์ที่ Berkeley กำลังพูดคุยถึงอนาคต “ควอนตัมสเปกโตรสโคปี” ที่สามารถก้าวข้ามขีดจำกัดของกระแสได้ในสถานการณ์นี้ การผสมผสาน NMR เชิงทดลองกับอัลกอริทึมควอนตัม เช่น Quantum Echoes อาจกลายเป็นเครื่องมือชั้นยอดสำหรับการค้นพบยาใหม่ๆ การทำความเข้าใจโรคที่ซับซ้อน เช่น อัลไซเมอร์ได้ดีขึ้น หรือการออกแบบวัสดุขั้นสูงสำหรับแบตเตอรี่ โพลิเมอร์ หรือแม้แต่คิวบิตตัวนำยิ่งยวดเอง

ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อการแพทย์ วัสดุศาสตร์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ

หากคำสัญญาของ Google เป็นจริง Quantum Echoes อาจเป็นก้าวสำคัญแรกสู่... คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีการประยุกต์ใช้จริงที่จับต้องได้ความสามารถในการจำลองระบบควอนตัมหลายตัวได้อย่างแม่นยำมีผลโดยตรงในสาขาต่างๆ เช่น เคมีเชิงคำนวณ ซึ่งการจำลองปฏิสัมพันธ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนนั้นเป็นปัญหาที่แทบจะห้ามปรามสำหรับการคำนวณแบบคลาสสิก

ในสาขาชีวการแพทย์ สิ่งนี้แปลว่ามีความเป็นไปได้ เพื่อสำรวจพื้นที่ของโมเลกุลของยาที่มีศักยภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นแทนที่จะทดสอบสารประกอบนับพันชนิดอย่างไม่ลืมหูลืมตา คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถช่วยคาดการณ์ได้ว่าโครงสร้างใดเหมาะสมกับเป้าหมายทางชีววิทยาเฉพาะเจาะจงมากที่สุด ช่วยเร่งการพัฒนาวิธีการรักษาโรคทางระบบประสาทเสื่อม มะเร็ง หรือโรคที่ซับซ้อนอื่นๆ

ในศาสตร์วัสดุ ตรรกะเดียวกันนี้ใช้ได้กับ ออกแบบสารประกอบใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวนำยิ่งยวดที่เสถียรกว่า วัสดุแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า พอลิเมอร์ขั้นสูง หรือโลหะผสมที่เบากว่าและแข็งแรงกว่า การควบคุมพลศาสตร์ควอนตัมในระดับจุลภาคสร้างความแตกต่างระหว่างการทดสอบแบบสุ่มและการปรับแต่งผลลัพธ์ด้วยการจำลองที่เชื่อถือได้

นอกจากนี้ยังมีผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นในด้านต่างๆ เช่น ความมั่นคงปลอดภัยทางไซเบอร์ แม้ว่า Quantum Echoes เองจะไม่ได้มุ่งเป้าไปที่การถอดรหัส แต่มันก็เป็นส่วนหนึ่งของ คลื่นแห่งความก้าวหน้าเดียวกันที่ทำให้เครื่องจักรควอนตัมใกล้จะใช้งานได้จริงมากขึ้นชุมชนด้านความปลอดภัยกำลังพูดถึงกลยุทธ์ "เก็บเกี่ยวตอนนี้ ถอดรหัสทีหลัง" อยู่แล้ว นั่นคือการขโมยข้อมูลวันนี้เพื่อถอดรหัสเมื่อมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถถอดรหัสอัลกอริทึมการเข้ารหัสที่มีอยู่ได้ ซึ่งทำให้องค์กรต่างๆ เช่น สหภาพยุโรปและ ENISA วางแผนการเปลี่ยนผ่านไปสู่ระบบหลังควอนตัม

ในระดับภูมิรัฐศาสตร์ การเคลื่อนไหวของ Google สอดคล้องกับ การแข่งขันที่ดุเดือดกับยักษ์ใหญ่เช่น IBM, Microsoft และผู้เล่นชาวจีนหลายรายแพลตฟอร์มอย่าง Wukong ในจีน หรือการพัฒนาคิวบิตตัวนำยิ่งยวดและคิวบิตตรรกะอายุยืนของ IBM แสดงให้เห็นว่าไม่มีใครอยากถูกทิ้งไว้ข้างหลัง ข้อได้เปรียบด้านควอนตัมที่พิสูจน์ได้ซึ่ง Google อ้างว่า นอกเหนือจากความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์แล้ว ยังเป็นข้อความเชิงกลยุทธ์เกี่ยวกับสถานะของบริษัทในการแข่งขันครั้งนี้อีกด้วย

ข้อจำกัดและความสงสัยในปัจจุบันภายในชุมชนวิทยาศาสตร์

ไม่ใช่แค่ดอกไม้ไฟทั้งหมด แม้ว่าการทดลอง Quantum Echoes จะเป็นก้าวกระโดดจากเหตุการณ์สำคัญในอดีต แต่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเน้นย้ำว่า เรายังคงอยู่ในช่วงทดลองอย่างชัดเจนในขณะนี้ การสาธิตได้ดำเนินการโดยใช้โมเลกุลที่มีขนาดค่อนข้างเล็กและวงจรควอนตัม ซึ่งแม้จะน่าประทับใจ แต่ยังห่างไกลจากสิ่งที่จำเป็นในการแก้ไขปัญหาทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ตามการประมาณการที่รวบรวมโดย Google เอง การเข้าถึงโมเลกุลที่ต้องการตามลำดับ คิวบิตทางกายภาพ 50 ตัวที่มีความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องซึ่งจะต้องอาศัยเกตตรรกะควอนตัมตั้งแต่หลายแสนไปจนถึงหลายล้านเกต ซึ่งตัวเลขนี้สูงกว่าเกต 792 เกตที่ใช้ในการทดลองปัจจุบันมาก และเทคนิคการลดข้อผิดพลาดที่ได้ผลในระบบนี้อาจไม่สามารถขยายขนาดไปยังวงจรที่ลึกกว่ามากได้

หนึ่งในคำวิจารณ์ที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ก็คือ แม้ว่าการสาธิตจะแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบเชิงควอนตัมที่แท้จริง การใช้งานจริงที่มีผลกระทบสูงยังไม่ได้รับการพิสูจน์กล่าวอีกนัยหนึ่ง อัลกอริทึมได้ทำหน้าที่ตรวจสอบวิธีการและศึกษาระบบที่สามารถจัดการได้ด้วยเทคนิคคลาสสิกที่ได้รับการปรับปรุง แต่ยังไม่ได้แก้ปัญหาที่ไม่สามารถทำได้เลยด้วยการคำนวณแบบคลาสสิกในบริบทอุตสาหกรรมหรือการแพทย์ที่เฉพาะเจาะจง

ยิ่งไปกว่านั้น ปัญหาการแก้ไขข้อผิดพลาดยังคงเป็นอุปสรรค การใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่จำเป็นต้อง คิวบิตเชิงตรรกะที่แข็งแกร่งสร้างขึ้นจากคิวบิตทางกายภาพจำนวนมากเพื่อให้สามารถตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดแต่ละข้อได้โดยไม่สูญเสียข้อมูล Google ได้ระบุเป้าหมายนี้ว่าเป็นก้าวสำคัญที่ 3 ของแผนงานควอนตัม นั่นคือการบรรลุคิวบิตตรรกะที่มีอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งสามารถรองรับความต้องการในการรันอัลกอริทึมที่ซับซ้อนโดยไม่เกิดการขัดข้อง

แม้จะมีข้อสงวนเหล่านี้ แม้แต่เสียงที่ระมัดระวังที่สุดก็ยอมรับว่า Quantum Echoes อาจเป็นขั้นตอนเบื้องต้นที่สำคัญ เพื่อแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ใช้สอยในทางปฏิบัติ สิ่งสำคัญคือการดูว่าห้องปฏิบัติการอื่นๆ สามารถทำซ้ำการทดลอง ปรับปรุงอัลกอริทึมคลาสสิกที่แข่งขันกัน และเหนือสิ่งอื่นใดคือ ขยายเทคนิคเหล่านี้ไปยังระบบที่มีคิวบิตและเกตมากขึ้นโดยไม่มีข้อผิดพลาดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

เมื่อมองดูภาพรวม Quantum Echoes กำลังจะกลายเป็น สัญญาณที่ชัดเจนว่าฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ควอนตัมกำลังก้าวหน้าไปพร้อมๆ กันวิลโลว์แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะทำงานโดยมีอัตราความผิดพลาดต่ำเพียงพอที่จะรองรับโปรโตคอลการย้อนเวลาที่ละเอียดอ่อน ในขณะที่อัลกอริทึมนี้เปิดประตูสู่การประยุกต์ใช้งานที่สามารถแก้ไขปัญหาทางกายภาพในโลกแห่งความเป็นจริงได้โดยตรง แม้จะมีหนทางอีกยาวไกล แต่เสียงสะท้อนแรกของการประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็เริ่มดังก้องไปทั่วแล้ว

บทความที่เกี่ยวข้อง:

Google AI Overviews มาถึงสเปนแล้ว: คืออะไรและเปลี่ยนแปลงการค้นหาอย่างไร