ประโยชน์ของ Quantum Computing
ประโยชน์ของ Quantum Computing ปัจจุบัน จะเห็นว่า นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก กำลังผลักดันให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมให้ก้าวไปข้างหน้า โดยพยายามเข้าถึงเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังที่สุด ยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยี ซึ่งรวมถึง Google และ IBM ต่างแข่งขันกันเพื่อชิงอำนาจสูงสุดของควอนตัม
และหลายคนคงสงสัยว่า ทำไม? เครื่องควอนตัมสามารถแก้ปัญหาบางอย่างได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปถึงพันล้านเท่า เนื่องจาก ความต้องการโปรเซสเซอร์ที่ทรงพลังยังคงเพิ่มขึ้น และงานมีขอบเขต และความซับซ้อนมากขึ้น เราจึงต้องการสถาปัตยกรรมการคำนวณที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการแก้ปัญหาด้านพลังงานนั่นเอง
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ดังกล่าว จะสร้างโอกาสนับล้านในเกือบทุกด้านของชีวิตสมัยใหม่ จากข้อมูลของ GlobeNewswire ตลาดคอมพิวเตอร์ควอนตัมทั่วโลกมีมูลค่า 507.1 ล้านดอลลาร์ในปี 2562
และคาดว่าจะถึง 65 พันล้านดอลลาร์ในปี 2573 เติบโตที่ CAGR 56% อเมริกาเหนือ และยุโรปคาดว่าจะมีสัดส่วนมากกว่า 78% ในตลาดคอมพิวเตอร์ควอนตัม
ไม่ได้หมายความว่า ระบบควอนตัมจะมาแทนที่คอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน แต่จะทำงานร่วมกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกแทน เพราะแต่ละเครื่องมีจุดแข็ง และข้อดีเฉพาะตัวที่แตกต่างกันไป
ในบทความนี้ เราได้รวบรวมข้อมูล และภาพรวมข้อมูลของการเข้าถึงการใช้งานหลัก บางประการของการคำนวณควอนตัม (ประโยชน์ของ Quantum Computing) จากความเป็นไปได้มากมาย ซึ่งมันจะสามารถช่วยให้คุณมีรู้ที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมถูกออกแบบมา ดังนี้
1. ฟิสิกส์อนุภาค
การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประโยชน์ที่สุด คือ การศึกษาฟิสิกส์ใหม่ แบบจำลองของฟิสิกส์อนุภาคนั้นซับซ้อน ซึ่งต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมาก และใช้เวลาในการคำนวณที่ยาวนานสำหรับการจำลองเชิงตัวเลข
ตัวอย่างเช่น การทดลองกับ Large Hadron Collider ที่ CERN ทำให้เกิดข้อมูลที่ 1 เพตาไบต์ต่อวินาที จากการชนกันของอนุภาคหนึ่งพันล้านทุกวินาที ซึ่งการวิเคราะห์ได้ดำเนินการกับซีพียูหนึ่งล้านคอร์ ที่ทำงานในศูนย์ข้อมูล 170 แห่งทั่วโลก
ภายในปี 2027 พลังประมวลผลที่จำเป็นในการประมวลผล และวิเคราะห์ข้อมูลของ CERN จะเพิ่มขึ้นเป็น 50-100 เท่า
นั่นคือ จุดที่การคำนวณควอนตัมมีประโยชน์ จะช่วยให้นักฟิสิกส์จำลองฟิสิกส์นิวเคลียร์ การกระเจิงของนิวเคลียส ควาร์ก ตลอดจนปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน
CERN ได้เริ่มทำงานกับ IBM บนคอมพิวเตอร์ควอนตัมแล้ว นักวิจัยได้ใช้ ‘เครื่องเวกเตอร์สนับสนุนควอนตัม’ เพื่อดูว่าการเรียนรู้ของเครื่องควอนตัมภายใต้การดูแลสามารถใช้เพื่อระบุเหตุการณ์ Higgs boson ในข้อมูลการชนได้อย่างไร
ทีมนักวิจัยอีกทีมหนึ่งประสบความสำเร็จในการจำลองทฤษฎีเกจแลตทิซเกจในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งอธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคมูลฐาน เช่น ควาร์ก และกลูออน
โดยรวมแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมกำลังก้าวหน้าในด้านต่าง ๆ ตั้งแต่ฟิสิกส์หลายตัว ไปจนถึงพลังงานระดับโมเลกุล มันจะขัดขวางเทคนิคปัจจุบัน และช่วยให้นักวิจัยสามารถจัดการกับปัญหาที่พวกเขาไม่เคยพยายามแก้ไขมาก่อน
2. ปัญญาประดิษฐ์
ความฉลาดที่แสดงให้เห็นโดยเครื่องจักรนั้น ขึ้นอยู่กับหลักการเรียนรู้จากประสบการณ์ ยิ่งคุณใช้ชุดข้อมูลในการฝึก AI มากเท่าไหร่ ก็ยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น
เนื่องจาก ความแม่นยำ/ความแข็งแกร่งของ AI ขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์จุดข้อมูลนับล้าน หรือหลายพันล้านจุด จึงเป็นตัวเลือกในอุดมคติสำหรับการคำนวณควอนตัม
สำหรับบางรุ่น การเรียนรู้ของเครื่องควอนตัมจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการเรียนรู้ของเครื่องแบบคลาสสิกมาก ขยายไปสู่สาขาการวิจัยที่สำรวจความคล้ายคลึงกันของโครงสร้าง และระเบียบวิธีระหว่างระบบทางกายภาพ และระบบการเรียนรู้โดยเฉพาะโครงข่ายประสาทเทียม
ว่ากันว่าปัญญาประดิษฐ์จะอยู่ในศตวรรษที่ 21 ว่าจะใช้ไฟฟ้าไปถึงศตวรรษที่ 20 เราอยู่ในจุดที่ AI มีความสามารถเพียงพอที่จะสร้าง AI อื่น ดังนั้นความสำคัญของมันจึงจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
เพื่อเร่งการพัฒนา Google ร่วมกับ Volkswagen และ University of Waterloo ได้เปิดตัวTensorFlow Quantum ซึ่งเป็นไลบรารีโอเพนซอร์สสำหรับการสร้างต้นแบบโมเดลการเรียนรู้ของเครื่องควอนตัม IBM, Microsoft และยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีอื่น ๆ ก็ทุ่มเงินให้กับการเรียนรู้ของเครื่องควอนตัม
3. การค้นพบยา
ปัจจุบัน บริษัทยาต้องใช้เงินหลายพันล้านเหรียญ และกว่า 10 ปี เพื่อค้นหายาใหม่ และนำออกสู่ตลาด พวกเขาใช้การเปรียบเทียบหลายร้อยล้านครั้งบนคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก
อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการประมวลผลของเครื่องจักรเหล่านี้ ค่อนข้างจำกัด โดยสามารถวิเคราะห์โมเลกุลได้จนถึงขนาดที่กำหนดเท่านั้น
พิจารณาการออกแบบยาเพนนิซิลลินซึ่งมี 41 อะตอม คือ การสร้างแบบจำลองพลังงานสถานะพื้นฐานของโมเลกุลเพนิซิลลินอย่างละเอียด และแม่นยำจะต้องใช้เครื่องดิจิทัลที่มีทรานซิสเตอร์มากกว่าอะตอมในจักรวาลที่สังเกตได้
ปัญหาสามารถแก้ไขได้ด้วยการคำนวณควอนตัม เมื่อฮาร์ดแวร์ควอนตัม และอัลกอริธึมพร้อมใช้งานมากขึ้น จึงเป็นไปได้ที่จะเปรียบเทียบโมเลกุลที่ใหญ่กว่ามาก ซึ่งสามารถลดเวลา
และค่าใช้จ่ายในการพัฒนายาได้อย่างมาก ช่วยให้นักวิจัยค้นพบสิ่งใหม่ ๆ ได้เร็วขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การรักษาโรคต่างๆ
ในอุตสาหกรรมชีววิทยาศาสตร์ คาดว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัม จะเปิดใช้งานกรณีการใช้งานหลัก 3 กรณี ซึ่งจะส่งเสริมซึ่งกันและกันในวัฏจักรที่ดี ได้แก่
- การพัฒนาวิธีการรักษาด้วยยาที่แม่นยำ โดยการเชื่อมโยงจีโนม และผลลัพธ์
- เพิ่มประสิทธิภาพการค้นพบยาโมเลกุลเล็ก และปรับปรุงผลลัพธ์ของผู้ป่วย
- การสร้างผลิตภัณฑ์ชีวภาพใหม่ตามการคาดการณ์การพับโปรตีน
4. การสร้างแบบจำลองทางการเงิน
ตลาดสมัยใหม่เป็นหนึ่งในระบบที่ซับซ้อนที่สุดที่มีอยู่ ในช่วงเวลาที่คุณต้องอ่านประโยคนี้ กองทุนป้องกันความเสี่ยง ธนาคารเพื่อการลงทุน และนักลงทุนรายย่อยทั่วโลกจะมีการซื้อขายหุ้นมากกว่า 80 ล้านดอลลาร์
สำหรับนักลงทุนสถาบัน การหาส่วนผสมที่เหมาะสมเพื่อการลงทุนที่ได้ผล โดยพิจารณาจากผลตอบแทนที่คาดหวังและความเสี่ยงที่เกี่ยวข้อง เป็นสิ่งสำคัญมากในการอยู่รอดในตลาด
สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ปัจจัยนับพัน ที่อาจส่งผลต่อราคาหุ้น ธนาคารเพื่อการลงทุนหลายแห่งใช้การจำลอง ‘Monte Carlo’ บนคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก เพื่อการวิเคราะห์โดยละเอียด ซึ่งใช้ทรัพยากร และเวลาในการคำนวณมหาศาล
คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับการออกแบบมา โดยเฉพาะสำหรับการคำนวณความน่าจะเป็นประเภทนี้ ด้วยการกระโดดข้ามกลุ่มควอนตัม วาณิชธนกิจไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงคุณภาพของโซลูชันเท่านั้น
แต่ยังช่วยลดเวลาในการพัฒนาโซลูชันเหล่านี้ด้วย เนื่องจากธุรกิจเหล่านี้สามารถจัดการเงินได้หลายพันล้านดอลลาร์ แม้แต่การปรับปรุงเล็กน้อยในผลตอบแทนที่คาดหวังก็อาจคุ้มค่ามากสำหรับพวกเขา
จุดประสงค์ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้านการบริการทางการเงิน ได้แก่
- เพิ่มผลกำไรจากการลงทุน
- ลดความต้องการเงินทุน
- ปรับปรุงการระบุ และการจัดการความเสี่ยง และการปฏิบัติตามข้อกำหนด
- เปิดโอกาสการลงทุนใหม่ ๆ
5. การตลาดและการโฆษณา
อัลกอริธึมควอนตัมสามารถแสดงโฆษณาได้ดีขึ้นโดยการสร้างรูปแบบการเชื่อมโยงที่มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมการซื้อ แทนที่จะแสดงโฆษณาโดยอิงตามประวัติการเข้าชมของผู้ใช้
โดยอัลกอริธึมเหล่านี้ จะเน้นที่ความรู้สึกของผู้ใช้หลังจากเห็นโฆษณา และโฆษณาประเภทใดที่จะช่วยให้แบรนด์สร้างความสัมพันธ์ระยะยาวกับลูกค้าได้
ตัวอย่างเช่น หากโฆษณาสนุก และทำให้ผู้ดูหัวเราะหรือรู้สึกดี จะเป็นการประชาสัมพันธ์แบรนด์ที่แข็งแกร่ง ในทางกลับกัน โฆษณาที่น่าเบื่อ หรือไม่เป็นประโยชรน์นั้น อาจส่งผลเสียได้
D-Wave Systems Inc. (ร่วมกับ Recruit Communication Ltd) ได้นำคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาใช้กับการโฆษณา การตลาด และการเพิ่มประสิทธิภาพการสื่อสารแล้ว เป้าหมาย คือ การวิเคราะห์ข้อมูลที่ซับซ้อน โดยใช้เวลาน้อยลง และเพิ่มประสิทธิภาพในการจับคู่โฆษณากับลูกค้าในด้านการโฆษณาบนเว็บ
D-Wave Systems ยังอธิบายด้วยว่าองค์กรต่าง ๆ สามารถใช้การหลอมด้วยควอนตัม เพื่อเข้าถึงผู้ชมด้วยโฆษณาที่เกี่ยวข้องได้อย่างไร และเพิ่มอัตราการคลิกผ่าน (CTR)
