เมื่อปลายเดือนมิถุนายนที่ผ่านมา ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Pennsylvania State นำโดยศาสตราจารย์ David S. Weiss ประสบความสำเร็จในการสร้างวงจรคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบ 3 มิติ โดยใช้แสงเลเซอร์และคลื่นไมโครเวฟควบคุมสถานะ quantum superposition ของอะตอม ทำให้สามารถสร้างหน่วยประมวลผลของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีขนาดเล็กลง และควบคุมสถานะของคิวบิตได้ดียิ่งขึ้น

นักวิจัยเลือกใช้อะตอมซีเซียมที่เป็นกลางทางไฟฟ้า (neutral cesium atoms) แทนคิวบิต และทำการจัดเรียงอะตอมให้ซ้อนกันเป็นชั้นๆ เหมือนซ้อนขนมปังเป็นแซนด์วิชด้วยเทคนิคการฉายลำแสงดักจับอะตอม (trap) จนได้ 5 ชั้น ชั้นละ 25 อะตอม

ในการประมวลผลนั้น จะทำการยิงแสงเลเซอร์ในแนวตั้งและแนวนอนให้ตัดกันที่อะตอมเป้าหมาย เพื่อเปลี่ยนแปลง (shift) ระดับชั้นพลังงานของอะตอม หลังจากนั้น จึงอาบ (bathe) ด้วยคลื่นไมโครเวฟทั่วทั้งวงจร ทำให้อะตอมที่ถูกเปลี่ยนระดับชั้นพลังงานนั้นมีสถานะข้อมูลเปลี่ยนแปลงไป ในขณะที่อะตอมอื่นๆ ยังคงสถานะไว้ดังเดิม

นักวิจัยสาธิตกระบวนการข้างต้น โดยเขียนตัวอักษร PSU (ตัวย่อของชื่อมหาวิทยาลัย) ลงบนชั้นที่ 1, 3, และ 5 ตามลำดับ ดังรูปด้านล่าง

ที่มาภาพ - วารสาร Science

ศาสตราจารย์ Weiss กล่าวว่า ระบบข้างต้นนี้มีความน่าเชื่อถือ (reliability) ที่ 99.7% และมีแผนที่จะพัฒนาระบบให้มีความน่าเชื่อถือที่ 99.99% รวมทั้งจะวิจัยกระบวนการสร้างสถานะของคิวบิตให้เป็นไปตามปรากฏการณ์ที่เรียกว่า quantum entanglement เพิ่มเติมอีกด้วย (อธิบายโดยคร่าว คือการวัดคิวบิตตัวหนึ่งสามารถส่งผลต่อสถานะของคิวบิตอีกตัวหนึ่งได้)

งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Science ใครสนใจเพิ่มเติมสามารถตามไปอ่านได้ครับ

ที่มา - Penn State University, Engadget, PCWorld