Zuchongzhi-3 ควอนตัมโปรเซสเซอร์จีน จุดเปลี่ยนสำคัญวงการคอมพิวเตอร์แดนมังกร
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจีน (USTC) ได้เปิดตัว Zuchongzhi-3 (หรือ Zuchongzhi 3.0) ซึ่งเป็นชิปต้นแบบของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้เทคโนโลยี superconducting qubits จำนวน 105 คิวบิต พร้อมตัวเชื่อม (couplers) จำนวน 182 ตัว การพัฒนาครั้งนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในวงการคอมพิวเตอร์ควอนตัม โดยคุยไว้ว่าสามารถประมวลผลได้เร็วกว่า “ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในปัจจุบัน” ถึง 10¹⁵ เท่า หรือหนึ่งพันล้านล้านเท่า และเร็วกว่า Google Sycamore ถึง หนึ่งล้านเท่า ในการทดสอบ benchmark แบบ random circuit sampling
เทคโนโลยีของ Zuchongzhi-3
Zuchongzhi-3 ใช้ transmon qubits ซึ่งเป็นคิวบิตที่มีความเสถียรสูงและทนต่อสัญญาณรบกวนได้ดี โดยใช้วัสดุโลหะชนิดใหม่ เช่น แทนทาลัม (tantalum), นิโอเบียม (niobium) และอะลูมิเนียม (aluminum) เพื่อเพิ่มความทนทานต่อสัญญาณรบกวน (noise sensitivity) และยืดอายุการใช้งานของคิวบิต
การออกแบบของ Zuchongzhi-3 ใช้เทคนิค heterogeneous 3D flip-chip packaging ซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งคิวบิตและตัวเชื่อมได้มากขึ้นโดยไม่สูญเสียคุณภาพสัญญาณ นอกจากนี้ยังใช้วัสดุซาเฟียร์ (sapphire) ที่มีการสูญเสียต่ำ และตัวลดสัญญาณไมโครเวฟ (microwave attenuators) ที่ช่วยลดการรบกวน (decoherence) ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการยืดอายุการใช้งานของคิวบิต
การทดสอบ
ในการทดสอบ random circuit sampling ซึ่งเป็นการทดสอบมาตรฐานสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม Zuchongzhi-3 สามารถประมวลผลได้ในเวลาเพียงไม่กี่วินาที ซึ่งหากใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่วไปจะต้องใช้เวลาหลายพันล้านปีในการทำงานเดียวกัน
นอกจากนี้ Zuchongzhi-3 ยังมีความแม่นยำในการปฏิบัติการคิวบิตสูง โดยมี single-qubit gate fidelity ประมาณ 99.90% และ two-qubit gate fidelity ประมาณ 99.62% ซึ่งใกล้เคียงกับผลลัพธ์ของ Google Willow ที่มีความแม่นยำสูงสุดในระดับเดียวกัน
การพัฒนาในอนาคต
แม้ว่า Zuchongzhi-3 จะประสบความสำเร็จในด้านความเร็วและความแม่นยำ แต่ยังมีความท้าทายที่ต้องเผชิญ เช่น การพัฒนา quantum error correction เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการประมวลผล และการขยายจำนวนคิวบิตให้มากขึ้นเพื่อรองรับการใช้งานในระดับที่สูงขึ้น
ในอนาคต ทีมนักวิจัยมีแผนที่จะพัฒนา Zuchongzhi-3 ให้สามารถรองรับ surface code error correction โดยมีระยะห่าง (distance) 7 และจะขยายเป็น 9 และ 11 เพื่อรองรับการควบคุมคิวบิตจำนวนมาก และนำไปใช้ในแอปพลิเคชันจริงในด้านต่าง ๆ เช่น เคมีควอนตัม การจำลอง (simulation) ปัญญาประดิษฐ์ และปัญหา optimization ที่ซับซ้อน
แม้ยังอยู่ในขั้นทดลอง แต่การพัฒนา Zuchongzhi-3 ถือเป็นก้าวสำคัญในวงการคอมพิวเตอร์ควอนตัมจีน โดยแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของเทคโนโลยีควอนตัมในการประมวลผลข้อมูลในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน แม้ว่ายังมีความท้าทายที่ต้องเผชิญ แต่ความสำเร็จในครั้งนี้เป็นสัญญาณที่ดีว่าในอนาคต คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ได้อย่างกว้างขวาง