คอมพิวเตอร์ทำจากชิป และในอนาคต ชิปเหล่านั้นบางตัวอาจใช้แสงเป็นส่วนประกอบหลัก นักวิทยาศาสตร์จากบริษัท Xanaduบริษัทคำนวณควอนตัมในออนแทรีโอของแคนาดา และ สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐฯได้ก้าวไปสู่อนาคตที่ยิ่งใหญ่ด้วยการสร้างชิปที่ใช้แสงซึ่งสามารถตั้งโปรแกรมผ่านการเข้าถึงระบบคลาวด์ได้
แม้ว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปจะใช้ไฟฟ้าเพื่อสร้างตัว
และค่าศูนย์ที่เป็นสัดส่วนหลัก แต่ผู้เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมก็มีตัวเลือกมากมายในการพัฒนาควอนตัมบิต (qubits) บางคนพึ่งพาตัวนำยิ่งยวด บางคนเริ่มต้นด้วยอะตอมที่เย็นมาก และบางคนก็ใช้แสงเช่นเดียวกับนักวิจัยที่ซานาดู
แต่ไม่ใช่แค่แสงใดๆ แสงที่เดินทางผ่านชิปหรือวงจร Xanadu ขนาดเท่าภาพย่อได้รับการ “บีบ” นั่นคือความไม่แน่นอนของควอนตัมลดลง การบีบแสงเป็นไปได้เนื่องจากความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กที่บอกว่าการพยายามทำให้วัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์แคบมาก ๆ ก็เหมือนกับการบีบดินเหนียว ยิ่งแคบในทิศทางเดียว วัตถุก็จะนูนไปอีกทางหนึ่งมากขึ้น การบีบตัวของแสงจะสร้างสถานะโฟโตนิกที่มีรูปทรงแม่นยำ ซึ่งสามารถใช้สำหรับการวัดที่แม่นยำมากในฟิสิกส์เชิงแสง อย่างไรก็ตาม นักวิจัยของ Xanadu มีแนวคิดอื่น: พวกเขาใช้สถานะที่บีบเหล่านี้เป็น qubits
การคำนวณด้วยแสงชิปของ Xanadu ทำงานในสามขั้นตอน อย่างแรก แสงเลเซอร์จะป้อนเข้าไปในเครื่องสะท้อนเสียงแบบไมโครริงสี่ตัว – รางกลมเล็กๆ ซึ่งแสงจะวนไปรอบๆ และเปลี่ยนรูปร่างในขณะที่มันจับหางของมันเอง เครื่องสะท้อนเสียงเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น “เครื่องบีบ” ที่อัดโฟตอนจำนวนมากให้อยู่ในสถานะบีบเพียงครั้งเดียว
ต่อไป เครือข่ายขององค์ประกอบออปติคัล
จะควบคุมคุณสมบัติของโฟตอนในลักษณะที่คล้ายคลึงกับการเปลี่ยนทิศทางโดยการสะท้อนออกจากกระจกหรือเปลี่ยนสีโดยการส่งผ่านฟิลเตอร์ ลำดับของการปรับแต่งแสงเหล่านี้เทียบเท่ากับรหัสคอมพิวเตอร์ เมื่อใดก็ตามที่เครือข่ายเด้งหรือหมุนแสง เครือข่ายจะดำเนินการคล้ายกับการบวกเลขศูนย์และเลขศูนย์ในคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก
ในขั้นตอนสุดท้าย แสงจะเข้าสู่เครื่องตรวจจับเพื่อนับจำนวนโฟตอนที่อยู่ในสถานะบีบแต่ละครั้ง ผลลัพธ์ของการคำนวณของคอมพิวเตอร์อยู่ในตัวเลขโฟตอนเหล่านี้ Zachary Vernonนักฟิสิกส์จาก Xanadu และผู้เขียนร่วมในการศึกษากล่าวว่า “รูปแบบจำนวนเต็มเฉพาะของโฟตอนบางรูปแบบที่คุณโทรเข้ามาจะบอกคุณบางอย่างเกี่ยวกับปัญหาที่คุณเข้ารหัสไว้ในอุปกรณ์”
Vernon อธิบายว่าวิธีการนี้ทำให้สามารถทำการคำนวณบางอย่างที่แปลกใหม่ แม้กระทั่งกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมอื่นๆ “มันช่วยให้คุณเข้าถึงพื้นที่ของปัญหาที่แตกต่างจากปัญหาที่อุปกรณ์ qubit ที่เข้าถึงได้” เขากล่าว ในการคำนวณแบบใหม่โดยเฉพาะ สถานะบีบได้เข้ารหัสรูปร่างของกราฟสองกราฟ จำนวนโฟตอนที่ตรวจพบในตอนท้ายของการคำนวณสะท้อนให้เห็นโครงสร้างที่กราฟเหล่านั้นมีเหมือนกัน การวิเคราะห์ความคล้ายคลึงกันของกราฟนี้จะไม่ใช่เรื่องง่ายในการดำเนินการกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเครื่องอื่น Vernon กล่าว
ชิป Xanadu ขนาดเล็กเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่ง จากข้อมูลของShuntaro Takedaนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้ การทดลองแสงบีบครั้งก่อนนั้นจำเป็นต้องมีตารางขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยองค์ประกอบทางแสงขนาดใหญ่ เช่น กระจกและเลนส์ ในมุมมองของ Takeda เทคโนโลยีการรวมบนชิปอย่าง Xanadu จะขาดไม่ได้สำหรับการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมออปติคัลขนาดใหญ่สำหรับใช้งานทั่วไปในอนาคต
Zheshen Zhangนักวิจัยข้อมูลควอนตัม
แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนาในสหรัฐอเมริกาซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษากล่าวว่าความสามารถในการทำการคำนวณได้มากกว่าหนึ่งรายการเป็นการก้าวกระโดดไปข้างหน้าสำหรับการคำนวณควอนตัมแบบใช้แสง เขาตั้งข้อสังเกตว่าในอดีตอุปกรณ์ที่คล้ายกันสามารถรันโค้ดได้เพียงประเภทเดียวเท่านั้น และไม่สามารถตั้งโปรแกรมให้ทำงานที่แตกต่างกันสำหรับผู้ใช้ที่แตกต่างกันได้ การเข้าถึงชิป Xanadu ผ่านบริการคลาวด์เป็นประโยชน์เพิ่มเติม เขากล่าว
ผลกระทบของการสูญเสียโฟตอน
ในการทำให้อุปกรณ์มีประโยชน์สำหรับโปรแกรมเมอร์ควอนตัมในอนาคต นักวิทยาศาสตร์ของ Xanadu ยังคงต้องเอาชนะความท้าทายทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมบางอย่าง ตัวอย่างเช่น ในการตั้งค่าปัจจุบัน โฟตอนจำนวนมากสูญหายขณะเดินทางผ่านชิปเนื่องจากมีข้อบกพร่องเล็กน้อยในโครงสร้างของชิป วิศวกรรมชิปที่สมบูรณ์แบบมากขึ้นและรหัสการพัฒนาที่คำนึงถึงการสูญเสียโฟตอนอาจมีความสำคัญสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้ในอนาคต Zhang กล่าว ชิปในอนาคตจะต้องจัดการกับข้อมูลได้มากขึ้น และเบากว่า ก่อนจึงจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป
แสงที่บีบจะช่วยเพิ่มการค้นหาแกนของสสารมืดตัวอย่างหนึ่งของปัญหาที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบคลาสสิกและแบบออปติคัลสามารถทำงานแบบตัวต่อตัวได้จะเกี่ยวข้องกับการจำลองพฤติกรรมของโมเลกุลจำนวนมาก “คุณช่วยแสดงให้เห็นได้ไหมว่าอัลกอริธึมดั้งเดิมในการจำลองปัญหานั้นยากลำบาก ในขณะที่อัลกอริธึมควอนตัมยังช่วยให้คุณได้คำตอบจริง ๆ อยู่” จางถาม
ทีมซานาดูกล่าวว่าการตอบคำถามนี้เป็นประเด็นถัดไปในวาระการประชุมของพวกเขา อย่างไรก็ตาม พวกเขาได้วัดความควอนตัมของอุปกรณ์แล้วโดยแสดงให้เห็นว่าการประมาณกลไกของมันด้วยโมเดลคลาสสิกบางรุ่นอาจเป็นเรื่องยากมาก “ถ้าทุกอย่างยังคงเหมือนเดิม และคุณขยายระบบ [ชิป] ขึ้น มันก็ยังคงเป็นควอนตัมมาก” เวอร์นอนกล่าว “แน่นอน หลายสิ่งหลายอย่างต้องร่วมมือกันจึงจะได้ผล”
Credit : middletonspreserves.com monclerjacketsonlineshop.com nfopptv.com norgicpropecia.com
