เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์รุ่นต่อไป
การมาถึงของคอมพิวเตอร์ควอนตัมถือเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีครั้งสำคัญครั้งต่อไป ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางเศรษฐกิจและสังคมอย่างครอบคลุม ต่อไปนี้เป็นข้อมูลเบื้องต้นสั้นๆ เกี่ยวกับสิ่งที่คาดหวังได้จากเทคโนโลยีนี้
ควอนตัมคอมพิวเตอร์มีศักยภาพในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนกว่าที่การคำนวณแบบดั้งเดิมสามารถแก้ไขได้หลายเท่าตัว
คอมพิวเตอร์ควอนตัม 1,000 คิวบิต (ซึ่งคาดว่าจะออกมาในอีก 2-3 ปีข้างหน้า) จะสามารถประมวลผล "สถานะข้อมูล" ที่แตกต่างกันได้ถึง 10³⁰¹ (นั่นคือเลข 1 ตามด้วยเลขศูนย์ 301 ตัว) พร้อมกันได้
ในบริบทนี้ “สถานะ” หมายถึงหนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับปัญหาที่กำหนดไว้ วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ส่วนใหญ่จะผิดพลาด ดังนั้นยิ่งเราสำรวจสถานะต่างๆ มากเท่าไหร่ โอกาสที่เราจะพบวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
เครื่องอบชุบควอนตัม (Quantum annealer) ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับงานเพิ่มประสิทธิภาพ สายการบินอาจใช้คอมพิวเตอร์ดังกล่าวในการจัดทำตารางเส้นทางการบินที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งจะช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงให้น้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็รับประกันว่าตารางเวลาของผู้โดยสารทั้งหมดจะได้รับการปฏิบัติตาม
พวกเขาจะเริ่มสร้างผลกระทบเชิงพาณิชย์ภายใน 2-5 ปี
คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบใช้เกตเป็นคอมพิวเตอร์สากล ซึ่งหมายความว่ามันจะสามารถคำนวณปัญหาได้หลากหลายประเภท ในอนาคต บริษัทผลิตยาจะใช้อุปกรณ์นี้ในการจำลองสารประกอบยาใหม่ๆ เพื่อศึกษาผลกระทบของสารประกอบเหล่านั้นนับล้านชนิดโดยไม่ต้องสังเคราะห์และทดสอบจริง
พวกเขาจะเริ่มสร้างผลกระทบเชิงพาณิชย์ในอีก 7-10 ปีข้างหน้า
ฮาร์ดแวร์
โดยทั่วไป บริษัทที่ต้องการระบบควบคุมคุณภาพมักไม่ได้เป็นเจ้าของคอมพิวเตอร์ของตนเอง แนวคิดเรื่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ติดตั้งในสถานที่นั้นยังไม่สามารถนำมาปฏิบัติได้จริงในปัจจุบัน ด้วยเหตุผลสำคัญหลายประการ:
แต่ในทางกลับกัน ผู้ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะ Access คอมพิวเตอร์เหล่านั้นผ่านบริการคลาวด์
ในแนวทางนี้ ผู้ให้บริการจะเสนอ Access อุปกรณ์ QC ของตนเองผ่านบริการคลาวด์ของตนเอง IBM เป็นบริษัทที่สำคัญที่สุดที่ใช้วิธีการนี้ โดยนำเสนอ QC ผ่านเครือข่าย IBM Q Network ของตน
จุดแข็ง
การผสานรวมที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นระหว่างแพลตฟอร์มคลาวด์ที่มีอยู่ของผู้ให้บริการและแพลตฟอร์มควอนตัม ลดความหน่วงของเครือข่ายระหว่างแพลตฟอร์มคลาวด์แบบดั้งเดิมและแพลตฟอร์มควอนตัม ซึ่งจะเป็นข้อได้เปรียบสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความหน่วงต่ำ (เช่น การตรวจจับการฉ้อโกง)
จุดอ่อน
ตัวเลือกสำหรับระบบแบ็กเอนด์ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีจำกัด
ความเป็นไปได้ที่จะมีรูปแบบธุรกิจที่เข้มงวดมากขึ้น
อันตรายจากการถูกผูกขาดโดยผู้ขาย
ในแนวทางนี้ บริการคลาวด์ชั้นนำจะช่วยให้ Access อุปกรณ์ QC ของผู้จำหน่ายภายนอกได้ ตัวอย่างเช่น Amazon Braket ให้การเข้าถึง D-Wave, rigetti, Oxford Quantum Circuits, IonQ และ Xanadu และยังมีอีกหลายแบรนด์ที่จะตามมาในอนาคต Microsoft Azure Quantum ให้ Access Quantinuum, IonQ, Quantum Circuits Inc, rigetti, PASQAL, 1QBit, Microsoft QIO และ Toshiba SQBM+
จุดแข็ง
ใช้บริการ Access และการเรียกเก็บเงินที่มีอยู่เดิมของผู้ให้บริการคลาวด์ และบริการที่ใช้ร่วมกันในลักษณะเดียวกัน
ช่วยให้เข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ง่าย โดยทั่วไปจะเป็นแบบ "จ่ายตามการใช้งาน"
ช่วยให้ Access คอมพิวเตอร์ควอนตัมหลากหลายประเภท ทำให้สามารถเปรียบเทียบระหว่างแพลตฟอร์มต่างๆ และระบุอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับปัญหาที่กำลังเผชิญอยู่ได้
จุดอ่อน
แนวโน้มที่จะเกิดความหน่วงแฝงสูงขึ้นในการ Access อุปกรณ์ควอนตัมเนื่องจากการรับส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายและการเข้าคิว
ซึ่งส่งผลให้เกิดปัญหาในการใช้งานต่างๆ เช่น การตรวจจับการฉ้อโกงและการซื้อขายความถี่สูง ซึ่งต้องการการตอบสนองแบบเรียลไทม์หรือความหน่วงต่ำ จนถึงขั้นที่การใช้งานดังกล่าวอาจไม่สามารถใช้งานได้จริง
ในอนาคต ผู้ให้บริการคลาวด์อาจติดตั้งอุปกรณ์ควอนตัมในศูนย์ข้อมูลของตนควบคู่ไปกับฮาร์ดแวร์ CPU และ GPU แบบดั้งเดิม ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบจากความหน่วงและทำให้เกิดแอปพลิเคชันไฮบริดควอนตัม-คลาสสิกที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความหน่วงต่ำ เช่น การตรวจจับการฉ้อโกงและการซื้อขายความถี่สูง
โดยทั่วไปแล้ว API และ SDK ที่เกี่ยวข้องมักเป็นโอเพนซอร์ส และส่วนใหญ่เขียนด้วยภาษาโปรแกรม Python ยกเว้นบางกรณี
โดยทั่วไปแล้ว ผู้จำหน่ายอุปกรณ์ควบคุมคุณภาพชั้นนำแต่ละรายจะจัดหา API ของตนเองเพื่อรองรับอุปกรณ์หรือบริการของตน
ผู้ให้บริการบางราย เช่น IonQ ได้ตัดสินใจที่จะสนับสนุน API ของผู้ให้บริการรายอื่นแทนที่จะพัฒนา API ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตนเอง ตัวอย่างเช่น IonQ รองรับ Qiskit จาก IBM และ Cirq แนวทางนี้ช่วยให้สามารถพอร์ตอัลกอริธึมควอนตัมที่เขียนด้วย Qiskit สำหรับเครื่องควอนตัมของ IBM ไปใช้งานบนอุปกรณ์ IonQ ได้ง่ายขึ้น
ในอนาคต เราจะได้เห็น API มาตรฐานจำนวนน้อย ซึ่งจัดหาหรือกำหนดโดยผู้ให้บริการเทคโนโลยี/คลาวด์รายใหญ่ (IBM/Amazon/Microsoft) โดยที่ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะนำไปใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์
ขณะที่สถาบันการเงินต่าง ๆ มุ่งมั่นที่จะเป็นผู้นำในด้านการควบคุมคุณภาพ พวกเขาอาจพบว่าการพัฒนาทักษะและความสามารถของบุคลากร รวมถึงการรักษาบุคลากรไว้ จะกลายเป็นสนามรบที่สำคัญ บริษัทที่เป็นผู้นำในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีควอนตัมจะเห็นความปลอดภัย ประสิทธิภาพในการดำเนินงาน และประสิทธิผลของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่บริษัทที่ตามหลังจะเห็นด้านเหล่านี้ของธุรกิจลดลง
แม้ว่าเราจะไม่คาดหวังว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมีประสิทธิภาพมากพอที่จะถอดรหัสระบบการเข้ารหัสแบบ PKI ในปัจจุบันได้ภายในอย่างน้อย 10-12 ปี แต่ก็ยังมีงานสำคัญอีกมากที่ต้องทำเพื่อเตรียมความพร้อมให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมรับมือกับภัยคุกคามจากควอนตัม
QC มีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ที่พลิกโฉมวงการในหลากหลายด้าน
เมื่อ QC ได้รับความนิยมมากขึ้น เราก็จะได้เห็นกรณีการใช้งานปรากฏขึ้นในหลากหลายภาคส่วนอย่างเป็นธรรมชาติ
อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี 30% ตั้งแต่ปี 2017 ถึง 2025
คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเหมาะสมสำหรับงานบางประเภท ในระยะสั้น คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมีความสามารถโดดเด่นในการแก้ปัญหาเชิงตัวเลขที่ซับซ้อน และจะสามารถทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกที่มีอยู่เดิม เพื่อสร้างระบบไฮบริดควอนตัม-คลาสสิกได้ ความผสมผสานมีความสำคัญ เพราะในขณะที่การคำนวณแบบคลาสสิกให้ผลลัพธ์ที่ชัดเจนและแน่นอน คอมพิวเตอร์ควอนตัมให้ผลลัพธ์ในรูปแบบของการกระจายความน่าจะเป็น สร้างชุดคำตอบที่อาจต้องคัดกรองเพิ่มเติมโดยใช้คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก ในอนาคตอันไกลโพ้น QC มีศักยภาพที่จะเปลี่ยนแปลงสิ่งต่างๆ อย่างมหาศาล มันจะนำมาซึ่งการปรับปรุงครั้งใหญ่ในบางด้าน ทำให้เรามีเครื่องมือในการสร้างยาใหม่ที่ปฏิวัติวงการ ปรับปรุงการทำงานของตลาดการเงินของเรา รักษาความปลอดภัยของเครือข่ายของเรา ทำความเข้าใจระบบที่ซับซ้อน ตั้งแต่ระบบนิเวศของโลกไปจนถึงเครือข่ายอุปสงค์และอุปทานระดับโลก และอื่นๆ อีกมากมาย ส่วนผลกระทบสูงสุดนั้น ยังไม่มีอะไรแน่นอน การเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญกำลังจะเกิดขึ้นในระดับสังคมและเศรษฐกิจ: เช่นเดียวกับการคำนวณแบบดั้งเดิม QC จะเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตของเราอย่างครอบคลุม แต่เรื่องราวยังไม่จบ และอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้าจะเป็นพยานว่าสุดยอดนักคิดของเราจะสามารถทำอะไรได้บ้างด้วยเครื่องมือใหม่ที่ทรงพลังนี้