ญี่ปุ่นคุมคิวบิตซิลิคอน 5 ตัวพร้อมกันแม่นเกือบ 99.9% ก้าวสำคัญสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจากชิปแบบเดิม

ทั่วโลกกำลังแข่งกันสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม และหนึ่งในเส้นทางที่น่าจับตาคือ “คิวบิตสปินในซิลิคอน” ข้อดีของมันคือผลิตได้ด้วยกระบวนการเดียวกับโรงงานชิปทั่วไป แต่มีปัญหาเรื้อรัง คือเมื่อสั่งงานคิวบิตหลายตัวพร้อมกัน ความแม่นยำมักลดลง

หาต้นเหตุเจอ

ทีมวิจัยจากศูนย์วิทยาศาสตร์สสารเกิดใหม่ของ RIKEN ประเทศญี่ปุ่น นำโดยอี้เซียน อู๋ (Yi-Hsien Wu) และ ดร.เลออน คาเมนซินด์ รายงานในวารสาร Nature Physics ว่าต้นเหตุส่วนใหญ่คือปรากฏการณ์ AC Stark shift สัญญาณไมโครเวฟที่ใช้สั่งงานคิวบิตตัวหนึ่ง ไปเปลี่ยนระดับพลังงานของคิวบิตตัวอื่นด้วย ทำให้สถานะควอนตัมเลื่อนเฟสและการคำนวณผิดพลาด

แก้อย่างไร

ทีมสร้างชิปที่มีคิวบิต 5 ตัว ใช้สายสัญญาณไมโครเวฟร่วมกันเส้นเดียว แล้วคิดวิธีปรับเทียบที่ชดเชยการเลื่อนเฟส โดยปรับเทียบทีละคู่ แทนที่จะต้องปรับทุกชุดผสมที่เป็นไปได้ ซึ่งจะเพิ่มขึ้นมหาศาลเมื่อคิวบิตมากขึ้น ร่วมกับออกแบบชิปให้ดีขึ้นและปรับรูปคลื่นสัญญาณควบคุม

ผลคือ เมื่อทำงานทีละตัว แต่ละคิวบิตแม่นยำเกิน 99.99% ตัวที่ดีที่สุดเข้าใกล้ 99.999% เมื่อทำงานพร้อมกันสูงสุด 3 ตัวยังแม่นเกิน 99.99% และเมื่อทำงานพร้อมกันครบ 5 ตัว ความแม่นยำราว 99.9% ซึ่งใกล้ระดับที่ต้องการสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แก้ข้อผิดพลาดได้

ข้อควรรู้

วิธีนี้ลดความผิดพลาดได้แต่ไม่ได้กำจัดทั้งหมด ความแม่นยำที่ยังลดลงเมื่อสั่ง 5 ตัวพร้อมกันมาจากกำลังไมโครเวฟที่สูงขึ้น ซึ่งรบกวนสถานะควอนตัม ทีมวิจัยคาดว่าการออกแบบอุปกรณ์ให้ดีขึ้นจะช่วยได้อีก ชิป 5 คิวบิตยังห่างไกลจากเครื่องที่ใช้งานจริงมาก