จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเรามีโปรแกรมการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเรามีโปรแกรมการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม RPA การออกแบบอุปกรณ์ควอนตัมเป็นรากฐานของโลกคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่นี่เป็นกระบวนการที่ยุ่งยากและมีหลายขั้นตอนที่ซับซ้อนกว่าขั้นตอนการออกแบบของชิปทั่วไป นักออกแบบฮาร์ดแวร์ควอนตัมต้องทำงานในโลกที่ไม่ได้เชื่อมต่อกันตามปกติ พัฒนาและเปรียบเทียบชิปคอมพิวเตอร์ที่รวมชิ้นส่วนโลหะที่มีตัวนำยิ่งยวดและปฏิบัติตามกฎของควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์ (QED) สิ่งนี้ต้องการชุดของเทคนิคการพัฒนาและการวิเคราะห์ที่ไม่มีแอนะล็อกแบบคลาสสิก แต่ถ้าเราต้องการสร้างและใช้อุปกรณ์ที่น่าทึ่งเหล่านี้จริงๆ เราต้องหาวิธีที่จะทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้น ระบบจัดการภายใน บนพื้นผิว การออกแบบชิปควอนตัมควรจะเหมือนกับการออกแบบวงจรรวมอื่นๆ แต่วงจรรวมทั่วไปต้องผ่านกระบวนการออกแบบซึ่งมีค่าควรแก่การปรับแต่งมาหลายทศวรรษ เนื่องจากชิปได้ขยายจำนวนทรานซิสเตอร์ตามขั้นตอนของกฎของมัวร์ เครื่องมือออกแบบจึงเติบโตเต็มที่และกลายเป็นแบบอัตโนมัติ ทุกวันนี้ ลำดับของโปรแกรมทำให้นักออกแบบชิปสามารถคิดแบบโมดูลเกี่ยวกับวงจรรวมที่มีทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัว ในกระบวนการที่ค่อนข้างจะสร้างและทดสอบการออกแบบได้อย่างราบรื่น จากนั้นจึงย้ายไปยังขั้นตอนการผลิตแม้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะไม่เหมือนกับไมโครโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน ควอนตัมบิตมีขนาดใหญ่กว่าทรานซิสเตอร์มาก และต้องใช้วงจรตัวนำยิ่งยวดที่ซับซ้อนมากขึ้น ซอฟต์แวร์ระบบอัตโนมัติสำหรับการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้คอมพิวเตอร์ช่วยครอบคลุมเฉพาะบางส่วนของกระบวนการประดิษฐ์ที่ซับซ้อนนี้ และการใช้ชุดซอฟต์แวร์เหล่านี้เพื่อออกแบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีอุปสรรคในการเข้าสู่ระดับสูงหากเราต้องการให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีขนาดหนึ่งวันและเติบโตในลักษณะเดียวกับที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกมี เราจะต้องเริ่มคิดเกี่ยวกับเครื่องมือการออกแบบควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติ (EDA) ในลักษณะเดียวกัน ในขณะเดียวกัน ภายในชุมชนของเราเอง เราต้องการเร่งและลดอุปสรรคในการสร้างสรรค์นวัตกรรมบนอุปกรณ์ควอนตัม ทีม IBM Quantum จึงเริ่มคิดว่า EDA อาจมีหน้าตาเป็นอย่างไรสำหรับโปรเซสเซอร์ควอนตัม และหวังว่าชุมชนจะเริ่มคิดถึงเรื่องนี้เช่นกัน วันนี้ที่งานประชุม IEEE Quantum Week Conference ทีมงานได้พูดคุยถึงวิสัยทัศน์ของพวกเขาสำหรับโครงการที่ไม่เคยมีมาก่อนนี้ นำโดยนักฟิสิกส์ควอนตัม Zlatko Minev และพัฒนาร่วมกับสมาชิกทีม IBM Quantum คนอื่นๆ โครงการนี้มีไว้สำหรับผู้ที่สนใจในการออกแบบฮาร์ดแวร์ควอนตัม: ชุดเครื่องมือออกแบบอัตโนมัติที่สามารถใช้ในการประดิษฐ์และวิเคราะห์อุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวด โดยมุ่งเน้นที่ความสามารถในการรวมเครื่องมือที่ดีที่สุดเข้ากับเวิร์กโฟลว์ของนักออกแบบฮาร์ดแวร์ควอนตัม เราได้ตั้งชื่อโครงการว่า Qiskit

นักวิจัยสร้างวัสดุควอนตัมโดยใช้ 53-Qubit IBM Quantum Processor และ Qiskit

นักวิจัยสร้างวัสดุควอนตัมโดยใช้ 53-Qubit IBM Quantum Processor และ Qiskit RPA ทีมงานของมหาวิทยาลัยชิคาโกได้สร้างวัสดุควอนตัมที่เรียกว่าคอนเดนเสท exciton โดยใช้ตัวประมวลผล IBM Quantum Hummingbird 53 บิตตามรายงานฉบับใหม่ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการใช้งานที่น่าตื่นเต้นสำหรับอุปกรณ์ควอนตัมในระยะสั้นสำหรับนักฟิสิกส์ ระบบจัดการภายใน คอนเดนเสทก่อตัวขึ้นเมื่อกลุ่มอะตอมหรืออนุภาคยุบตัวลงในสถานะควอนตัมเดียวกัน ดังนั้นปรากฏการณ์ทางกลของควอนตัมที่มักจะจำกัดอยู่ที่อนุภาคเดี่ยวจึงสามารถอธิบายทั้งระบบได้ แม้ว่าคุณอาจคุ้นเคยกับคอนเดนเสทของ Bose-Einstein มากที่สุด แต่คอนเดนเสทยังสามารถเกิดขึ้นได้จาก exciton ซึ่งเป็นสถานะที่ถูกผูกไว้ของอนุภาคที่มีประจุบวกกับรูที่มีประจุตรงข้ามกัน ซึ่งรูเป็นเพียงตำแหน่งที่ไม่ต่อเนื่องในตัวกลางที่มีประจุเนื่องจากขาด อนุภาคที่คาดหวัง ทีมงานไม่เพียงแค่ประสบความสำเร็จในการสร้างคอนเดนเสท exciton บนคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีตัวนำยิ่งยวดเท่านั้น แต่ยังค้นพบพฤติกรรมใหม่ของวัสดุเหล่านี้ในขณะที่พวกมันก่อตัวกลุ่มของคอนเดนเสทที่มีขนาดเล็กลง การทดลองนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในการแก้ไขปัญหาในระดับแนวหน้าของฟิสิกส์ แม้กระทั่งทุกวันนี้David Mazziotti ศาสตราจารย์ภาควิชาเคมีแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าวว่า “เสียงเป็นสิ่งที่สอนเราใหม่ ๆคาดการณ์ครั้งแรกเมื่อห้าสิบปีที่แล้ว คอนเดนเสทของ exciton เป็นซุปเปอร์ฟลูอิด — คู่รูอนุภาคจะไหลโดยไม่สูญเสียพลังงานใดๆ ผ่านแรงเสียดทาน วันหนึ่งคุณสมบัติของ superfluid เหล่านี้อาจมีประโยชน์สำหรับการออกแบบสายไฟใหม่หรืออุปกรณ์อื่นๆ ที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น นักฟิสิกส์เพิ่งผลิตคอนเดนเสท exciton เหล่านี้ และในบางระบบเท่านั้น เช่น ในแผ่นกราฟีนที่มีคาร์บอนเดี่ยวหนาสองชั้นซ้อนกันสองชั้นในสนามแม่เหล็กGraphene bilayers เป็นระบบที่ท้าทายในการผลิตคอนเดนเสท

IBM Quantum Challenge 2021: นี่คือสิ่งที่จะเกิดขึ้น

IBM Quantum Challenge 2021: นี่คือสิ่งที่จะเกิดขึ้น RPA ปีนี้เป็นปีพิเศษ — เป็นวันครบรอบ 40 ปีของการประชุม Physics of Computation Conferenceซึ่งจัดขึ้นที่ Endicott House ของ MIT ซึ่งนักคิดระดับแนวหน้าในยุคนั้นบางคนเริ่มพิจารณาอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่มีพื้นฐานมาจากกฎทางคณิตศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัมอย่างจริงจัง นอกจากนี้ยังเป็นวันครบรอบห้าปีที่ IBM Quantum วางคอมพิวเตอร์ควอนตัมไว้บนคลาวด์สำหรับทุกคนที่ใช้ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของชุมชน Qiskit แบบโอเพ่นซอร์สระดับโลกที่เน้นการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควอนตัม ความท้าทายนี้จะเฉลิมฉลองวันครบรอบเหล่านี้โดยนำเสนอแบบฝึกหัดคอมพิวเตอร์ควอนตัมห้าแบบ โดยแต่ละส่วนจะล้อมรอบแง่มุมของประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์ควอนตัม ระบบจัดการภายใน คอมพิวเตอร์ควอนตัมมาไกลตั้งแต่ริชาร์ด ไฟน์แมนกล่าวว่า “ธรรมชาติไม่ได้คลาสสิก แย่จัง และถ้าคุณต้องการสร้างแบบจำลองของธรรมชาติ คุณควรทำให้มันเป็นกลไกควอนตัม” ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา นักฟิสิกส์ได้ออกแบบสถาปัตยกรรมพิมพ์เขียวว่าเครื่องจำลองดังกล่าวทำงานอย่างไร ได้คิดค้นอัลกอริธึมที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเอาชนะคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก สร้างฮาร์ดแวร์ทางกายภาพ ค้นพบแผนการแก้ไขข้อผิดพลาดสำหรับฮาร์ดแวร์นั้น และเริ่มตระหนักถึงวิสัยทัศน์ของไฟน์แมน ด้านล่างนี้ คุณจะพบภูมิหลังบางประการเกี่ยวกับปัญหาแต่ละข้อของ IBM Quantum Challenge ที่มีความสำคัญต่อประวัติการคำนวณควอนตัม ในตอนท้ายของแต่ละส่วน คุณยังสามารถค้นหาสื่อการเรียนรู้ที่เกี่ยวข้องเพื่อเตรียมการได้อีกด้วย1980: ประตูทอฟโฟลีในบรรดาธีมของการประชุมฟิสิกส์การคำนวณปี 1981 คือการควบคุมคุณสมบัติของระบบทางกายภาพอาจช่วยปรับปรุงการประมวลผลคอมพิวเตอร์ได้อย่างไร

ผู้หญิงระดับแนวหน้าของการวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมของไอบีเอ็ม

ผู้หญิงระดับแนวหน้าของการวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมของไอบีเอ็ม RPA นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ได้ศึกษาและจำลองการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคย่อยมาเป็นเวลากว่าศตวรรษ ในช่วงทศวรรษ 1970 นักวิจัยเริ่มสำรวจว่าการศึกษาฟิสิกส์ควอนตัมนั้นเชื่อมโยงกับเทคโนโลยีสารสนเทศได้อย่างไร ซึ่งพวกเขาได้ตั้งทฤษฎีไว้ว่า วันหนึ่งอาจเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของการคำนวณควอนตัม การตลาดออนไลน์ วันนี้ ทีมวิจัยของ IBM ทั่วโลก ตั้งแต่นิวยอร์กและแคลิฟอร์เนีย ไปจนถึงสวิตเซอร์แลนด์และญี่ปุ่น ต่างก็ทำงานกันอย่างหนักเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีนี้ ซึ่งจะขยายขอบเขตเกินกว่าพลังของคอมพิวเตอร์ดิจิทัลที่เราใช้อยู่ในปัจจุบัน และนำเสนอศักยภาพในการแก้ไขปัญหาที่แก้ไขไม่ได้ก่อนหน้านี้ทีมงาน IBM Quantum มีกลุ่มสตรีที่เติบโตขึ้นเรื่อยๆ พวกเขามีส่วนร่วมในทุกส่วนของการวิจัย จุดสนใจบางส่วนของพวกเขา: การผลิต qubits หน่วยพื้นฐานของข้อมูลควอนตัม การสร้างสถาปัตยกรรมตัวนำยิ่งยวดสำหรับการทดลองภาคสนาม ศึกษารูปแบบของ qubits เพื่อตรวจหาข้อผิดพลาด และการออกแบบระบบรักษาเสถียรภาพทำให้พวกเขาอยู่ในการตรวจสอบ ในเวลาเดียวกัน นักวิจัยคนอื่นๆ กำลังสำรวจความสามารถที่น่าตกใจและใช้กรณีของการคำนวณควอนตัมในสาขาต่างๆ เช่น การแพทย์และวัสดุศาสตร์ ซึ่งอุปกรณ์ควอนตัมสามารถจำลองโมเลกุลได้เพื่อเป็นการเฉลิมฉลองเดือนประวัติศาสตร์สตรีและวันสตรีสากล เราได้พูดคุยกับผู้หญิงสี่คนที่มีบทบาทสำคัญในการปฏิวัติคอมพิวเตอร์ควอนตัมควอนตัมที่กราวด์ซีโร่วันหนึ่งในต้นปี 2550 แมรี่ เบธ ร็อธเวลล์ได้รับโทรศัพท์เชิญให้เธอดำดิ่งสู่สิ่งใหม่ทั้งหมด เธอทำงานที่ IBM มาเกือบ 20 ปีแล้ว และมีประสบการณ์ในการสร้างคอมพิวเตอร์เกือบทุกส่วน ด้วยการพิมพ์หินแบบอีบีม ทีมงานของเธอจึงสร้างลวดลายวงจรรวม จากนั้นเธอก็เปลี่ยนไปใช้จอแบน จากนั้นไปที่ส่วนหลังหรือ “บรรจุภัณฑ์” ของอุปกรณ์ตอนนี้ Roger

IBM และ การประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing)

IBM และ การประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing) RPA IBM จัดว่าเป็นผู้นำรายแรกในการทำวิจัยเกี่ยวกับควอนตัม (Quantum) และที่แผนกประมวลผลคอมพิวเตอร์แบบควอนตัม (Quantum Computing) ของ IBM Q นั้น พวกเขามีการทำงานมาโดยตลอดเวลา เพื่อให้สามารถเข้าถึงเทคโนโลยีในขอบเขตที่กว้างมากยิ่งขึ้น และมันก็ยังช่วยอธิบายให้เข้าใจในเรื่องนี้ด้วยว่าอนาคตของ Quantum Computing จะเป็นอย่างไรต่อไปอีกหนึ่งวิธีที่จะทำให้คุณสามารถเข้าถึงเทคโนโลยีดังกล่าวนี้ได้ก็คือ การเข้าถึงผ่านส่วนขยาย Qisikit ของ IBM Q โดยโปรแกรมโอเพนซอร์ส (Open Source) ที่จะช่วยให้นักวิจัยและนักพัฒนาสามารถสัมผัสกับความเป็นไปได้ที่ไร้ขีดจำกัดของการคำนวณแบบควอนตัม ในรูปแบบของ Python Scripts นอกจากนี้คุณยังสามารถร้องขอการทำงานร่วมกันสำหรับการโต้ตอบกับคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัม ซึ่งก็หมายความว่าคุณไม่จำเป็นต้องเป็นนักฟิสิกส์เพื่อการเข้าร่วมในครั้งนี้ และที่สำคัญ คุณยังจะได้รับประสบการณ์การเขียนโปรแกรม (Composing) บน Quantum Computer จริงๆ จากแล็ปท็อปของคุณเอง การตลาดออนไลน์ นอกเหนือจากการพัฒนา Quantum Computers ด้วยตนเองแล้ว IBM ยังได้สร้างเครือข่ายซึ่งประกอบไปด้วยกลุ่มบริษัทและสถาบันการศึกษาต่างๆ เพื่อที่จะกระตุ้นให้มีการนำนวัตกรรมด้านคอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมไปใช้ โดยเป้าหมายของเครือข่ายก็คือการเตรียมความพร้อมให้กับทุกๆ ฝ่าย ตั้งแต่ระดับนักเรียนไปจนถึง