นาทีนี้ถ้าถามว่าเทคโนโลยีเปลี่ยนโลกคืออะไรทุกคนคงตอบว่า AI กันแทบทุกคน แต่รู้หรือไม่ว่าผู้พัฒนา AI อันดับต้นๆของโลกอย่าง Google เองก็กำลังซุ่มพัฒนาเทคโนโลยีเปลี่ยนโลกอีกอย่างหนึ่งอยู่ด้วย นั่นก็คือ “Quantum Computing” และล่าสุด Google ก็เพิ่งประกาศถึง “ความสำเร็จ” ครั้งสำคัญที่จะส่งผลให้การใช้เทคโนโลยีนี้แก้ปัญหาหลายอย่างให้มนุษย์ใกล้ความจริงมากขึ้น
โดยการค้นพบนี้จะปูทางสู่การปฏิวัติวงการเทคโนโลยีในด้านต่างๆ เช่นจะช่วยเร่งกระบวนการค้นพบยาใหม่ๆ ได้ในระดับที่ไม่เคยทำได้มาก่อน หรือ การออกแบบวัสดุศาสตร์ขั้นสูง เช่น แบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น การผลิตวัสดุใหม่ๆเป็นครั้งแรกของโลก รวมไปถึงอาจเข้าใจธรรมชาติและแก้ปัญหา Climate Change ได้เลยทีเดียว
Quantum Computing คืออะไร?
ก่อนที่เราจะไปดูว่า Google ค้นพบอะไร เรามาทำความเข้าใจกันก่อนว่า “ควอนตัม” มันคืออะไรกันแน่ ซึ่งถ้าให้อธิบายแบบง่ายๆคงต้องนึกภาพเปรียบเทียบระหว่าง “คอมพิวเตอร์ทั่วไป” กับ “คอมพิวเตอร์ควอนตัม” ดู
“คอมพิวเตอร์ทั่วไป” ทำงานด้วย “บิต” (Bits) ซึ่งมีสถานะแค่ 2 อย่าง คือ 0 (ปิด) หรือ 1 (เปิด) เหมือนสวิตซ์ไฟ มันเก่งในการทำงานตามลำดับทีละขั้น แม้ทุกวันนี้จะทำงานได้เร็วขึ้นแบบสุดๆ แต่ คอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นมีความเร็วมากกว่าแบบเทียบไม่ติด
คอมพิวเตอร์ควอนตัม (Quantum) จะทำงานด้วย “คิวบิต” (Qubits) โดยคิวบิตจะไม่ได้มีสถานะแค่ 0 หรือ 1 แต่มันเป็น “ทั้ง 0 และ 1 ได้ในเวลาเดียวกัน” โดยเค้าจะเรียกสถานะนี้กันว่า Superposition
เปรียบเทียบง่ายๆก็คือ ถ้าบิตปกติคือ “สวิตช์ไฟ” (เปิด/ปิด) คิวบิตก็เหมือน “สวิตช์หรี่ไฟ” (Dimmer) ที่สามารถเป็นได้ทุกค่าระหว่าง 0% ถึง 100% พร้อมกัน ซึ่งความสามารถนี้ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถ “สำรวจความเป็นไปได้นับล้านๆอย่าง” ได้ในคราวเดียว แทนที่จะต้องไล่เช็กทีละทางเหมือนคอมพิวเตอร์ปกติทั่วไป
เพื่อให้เห็นภาพ “โลกของควอนตัม” มากขึ้น ลองนึกถึง “มิติควอนตัม” (Quantum Realm) ในหนังเรื่อง Ant-Man ดูก็ได้ ในโลกนั้น กฎฟิสิกส์ปกติที่เราคุ้นเคยอย่างแรงโน้มถ่วง หรือเวลาจะเริ่มใช้การไม่ได้ และทุกอย่างจะทำงานด้วยกฎที่แปลกประหลาดและคาดเดาได้ยากแทน นั่นคือโลกของควอนตัมฟิสิกส์จริงๆ ที่อนุภาคเล็กๆ สามารถอยู่หลายที่ได้พร้อมกัน หรือทะลุผ่านกำแพงได้
คอมพิวเตอร์ควอนตัมก็คือการนำเอา “ความแปลกประหลาด” ของโลกจิ๋วนี้มาใช้ในการคำนวณนั่นเอง
Google บอกว่าเหตุผลที่ต้องใ้ช้วิธีคำนวนด้วยหลัก Quantum ก็เพราะ “ธรรมชาติ” ในโลกจริง ไม่ได้ทำงานแบบ 0 กับ 1 แต่ธรรมชาติในระดับโมเลกุล เคมี หรือชีววิทยา ทำงานด้วยกฎของควอนตัมฟิสิกส์ คอมพิวเตอร์ควอนตัมจึงเป็นเครื่องมือเดียวที่ “พูดภาษาเดียวกับธรรมชาติ” ได้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมมันถึงเป็น “Killer App” สำหรับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ เช่น การคิดค้นยาใหม่ วัสดุใหม่ หรือการแก้ปัญหาสภาพอากาศ
Google เปิดตัว “Quantum Echoes” บนชิป “Willow”
ล่าสุดทีม Google Quantum AI ได้ประกาศถึงการค้นพบครั้งใหญ่ผ่านการตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature โดยโดยการค้นพบครั้งนี้นั่นก็คือ “อัลกอริทึมใหม่” ที่มีชื่อว่า “Quantum Echoes” ชื่อนี้เป็นชื่อที่ Google ใช้เรียกอัลกอริทึมทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่า OTOC (out-of-time-order correlator) ซึ่งถูกรันบนชิป “Willow” ชิปควอนตัมรุ่นใหม่ของ Google เอง
ความว้าวของการค้นพบครั้งนี้ก็คือ “ผลลัพธ์” เพราะ Google บอกว่า อัลกอริทึมนี้สามารถคำนวณแบบซับซ้อนได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดในปัจจุบันถึง 13,000 เท่า หมายถึงถ้าใช้ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์คำนวนอาจต้องใช้เวลาหลายปีแต่ถ้าใช้ Quantum Echoes มาคำนวนจะใช้เวลาหลักชั่วโมงเท่านั้น
ไม่ใช่แค่ “เร็ว” แต่ “ถูกต้อง” และ “ตรวจสอบได้”
ที่สำคัญที่สุดนี่คือครั้งแรกของสิ่งที่เรียกว่า Verifiable Quantum Advantage หรือ การที่สามารถที่ตรวจสอบผลลัพธ์ย้อนกลับได้ เพราะที่ผ่านมา ความท้าทายของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือ “ความเสถียร” เพราะของเดิมแม้ว่าจะคำนวนได้เร็วมากๆแต่ก็มี “noise” หรือมีข้อผิดพลาดสูง ทำให้ผลลัพธ์ที่ได้ไม่น่าเชื่อถือ ซึ่ง “Quantum Echoes” แก้ปัญหานี้ด้วยวิธีคิดที่ชาญฉลาด
อธิบายแบบเปรียบเทียบให้เห็นภาพ ให้ลองนึกภาพ “การประมวลผลแบบเดิม” เหมือนกับการฉีดสเปรย์ในอากาศ อนุภาคน้ำจะกระจายฟุ้งไปทั่ว เหมือนข้อมูลควอนตัมที่ควบคุมยาก ทำให้เก็บข้อมูลได้ยาก แต่ “วิธีใหม่” อย่าง “Quantum Echoes” จะเปลี่ยนเป็นการฉีดน้ำ “ใส่กระจก” พอน้ำกระทบกระจก มันจะสะท้อน (Echo) กลับมารวมกัน ทำให้เราเก็บข้อมูลได้มหาศาลและแม่นยำ เทคนิคนี้ในทางวิทยาศาสตร์เรียกว่า constructive interference นั่นเอง
เปรียบเทียบให้เห็นภาพอีกอย่างก็ให้ลองนึกภาพการหาเรือที่อัปปางจมอยู่ใต้ทะเลถ้าเราค้นหาด้วย “คอมพิวเตอร์แบบเดิม” ก็จะเหมือนใช้โซนาร์ที่ให้ภาพเบลอๆ บอกได้แค่ว่า “มีเรือจมอยู่แถวนี้” แต่ถ้าใช้ Quantum Echoes ก็จะเหมือนการที่เราสามารถดำน้ำลงไป “อ่านป้ายชื่อบนตัวเรือได้เลย” นี่คือความหมายของ “ความแม่นยำ” และ “การตรวจสอบได้” (Verifiable) ที่อัลกอริทึมนี้ทำได้สำเร็จเป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นก้าวแรกสู่การนำไป “ใช้งานจริง” ต่อไป
“ไม้บรรทัดโมเลกุล” ที่จะปฏิวัติวงการยาและวัสดุศาสตร์
การประยุกต์ใช้แรกที่ Google กำลังทำก็คือการนำ Quantum Echoes ไปใช้กับเครื่อง NMR (Nuclear Magnetic Resonance) เทคโนโลยีที่คล้ายๆกับเครื่อง “MRI” แบบที่เราใช้ในโรงพยาบาลและเป็นเครื่องมือที่วงการแพทย์และวัสดุศาสตร์ใช้กันมา 80 ปี เพื่อศึกษาส่วนประกอบของโมเลกุล
ในการทดลองนี้ Google ร่วมมือกับมหาวิทยาลัย UC Berkeley ใช้ Quantum Echoes ทำหน้าที่เหมือน “ไม้บรรทัดวัดโมเลกุล” (Molecular Ruler)” ที่ช่วยให้สามารถวัดระยะและโครงสร้างภายในโมเลกุลได้ในจุดที่ลึกและไกลกว่าที่เครื่องมือปัจจุบันทำได้
พูดง่ายๆ มันคือ “กล้องส่องควอนตัม (Quantum Scope)” ที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ “เห็น” โครงสร้างโมเลกุลในแบบที่ไม่เคยเห็นมาก่อน ซึ่งอาจนำไปสู่การค้นพบยาใหม่ๆ หรือวัสดุศาสตร์ที่ทำให้เราสามารถสร้างวัสดุใหม่ๆที่ไม่เคยมีบนโลกขึ้นมาใช้งานกันก็เป็นได้นั่นเอง
ก้าวต่อไปมุ่งสู่ “Logical Qubit” ที่เสถียร
Google ย้ำว่านี่เป็นเพียง “ก้าวแรก” เท่านั้น โดย Google มั่นใจว่า ภายใน 5 ปี เราจะได้เห็นแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริงเชิงพาณิชย์ ในงานที่คอมพิวเตอร์ธรรมดาทำไม่ได้ อย่างแน่นอนโดยเป้าหมายถัดไปใน Roadmap ก็คือ การสร้าง “Logical Qubit” ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญที่จะนำไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำงานได้ไม่ผิดพลาดเลยในอนาคต
สำหรับ กลยุทธ์ของ Google ในการพัฒนา Quantum Computing คือการทำงานแบบ “Open Approach” คือเปิดกว้างให้นักวิจัยและพาร์ทเนอร์ทั่วโลกเข้ามาร่วมใช้ฮาร์ดแวร์และวิธีการทำงานต่างๆเหล่านี้ได้ เพราะเชื่อว่าแอปพลิเคชันที่ดีที่สุดอาจจะไม่ได้มาจาก Google เอง แต่มาจากคนนอกที่เห็นปัญหาในอุตสาหกรรมต่างๆต่างหาก
สิ่งที่น่าสนใจในข่าวล่าสุดนี้ก็คือ สัญญาณที่ชัดเจนว่า คลื่นลูกต่อไปที่ต่อจาก AI กำลังจะมาและมันคือเทคโนโลยี Quantum Computing ที่จะกลายเป็นการแข่งขันที่ใหญ่กว่าการแข่งขันในยุคของ AI ที่เราเห็นในทุกวันนี้อย่างแน่นอน
