NVIDIA เปิดตัว cuQuantum SDK ชุดพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับจำลองการทำงานคอมพิวเตอร์ควันตัมบนชิปกราฟิก

ตัว SDK มีตัวเลือกแนวทางการจำลองคอมพิวเตอร์ควันตัม เช่น แบบ state vector จะได้ผลที่แม่นยำแต่เปลืองหน่วยความจำมาก ทำให้จำลองคอมพิวเตอร์ควันตัมได้ประมาณ 50 qubit บนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ และแบบ tensor network simulations ที่ใช้หน่วยความจำน้อยกว่าแต่อาศัยการประมวลผลมากกว่า แนวทางนี้ทำให้ทำให้ NVIDIA สามารถจำลองชิป Google Sycamore ชิปตัวแรกที่ผ่านระดับ Quantum Supremacy บนคอมพิวเตอร์ Selene ที่วงจรความลึก 20 ชั้น ได้ในเวลาไม่ถึงสิบนาที

เศรษฐกิจจีนได้รับผลกระทบจากนโยบายการค้าของสหรัฐฯไม่น้อย ทำให้จีนต้องลุกขึ้นมาพึ่งพิงตัวเองโดยเฉพาะด้านเทคโนโลยี ล่าสุด Wall Street Journal รายงานว่ารัฐบาลจีนประชุมประจำปี ร่างแผนการใหญ่ 5 ปี ตั้งเป้าเป็นผู้นำเทคโนโลยีเพื่อพัฒนาชาติและความมั่นคงโดยรวม เตรียมสร้างแล็บและลงทุนงานวิจัย AI, ผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์, ควอนตัมคอมพิวติ้ง

ไมโครซอฟท์เปิดบริการ Azure Quantum มาตั้งแต่ปลายปี 2019 และตอนนี้ก็เปิดบริการเป็นการทั่วไปแล้ว โดยบริการนี้เป็นการเช่าเครื่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมจากผู้ผลิตรายต่างๆ ที่เปิดตัวแล้วได้แก่ Honeywell, qci, IonQ, 1QBit, Toshiba

ตัวไมโครซอฟท์นั้นสร้างชุดพัฒนา Quantum Development Kit (QDK) และภาษา Q# ทำให้นักพัฒนาสามารถรันซอฟต์แวร์บนคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบรนด์ใดก็ได้ ขณะที่การเปิดบริการครั้งนี้ Azure จะให้บริการจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมทั้งการใช้คอมพิวเตอร์ธรรมดาและชิป FPGA ค่าบริการคิดเป็นชั่วโมง โดยชั่วโมงแรกให้บริการฟรี ส่วนค่าเช่าใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมของผู้ให้ผลิตรายอื่นๆ นั้นไม่ได้เปิดเผยราคา

กลุ่มนักวิจัยร่วมหลายมหาวิทยาลัยในจีนประกาศความสำเร็จในการสาธิตคอมพิวเตอร์ควอนตัมระดับ Quantum Supremacy ที่เป็นเส้นแบ่งระดับศักยภาพของการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม ด้วยการแก้ปัญหา boson sampling ที่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ธรรมดาเป็นเวลานานเพื่อคำนวณ

รัฐบาลสหรัฐ ประกาศตั้งงบ 1 พันล้านดอลลาร์ ตั้งศูนย์วิจัยด้าน AI และควอนตัมคอมพิวเตอร์ จำนวน 12 แห่งทั่วประเทศ

มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (National Science Foundation หรือ NFS) จะรับผิดชอบการตั้งศูนย์วิจัยด้าน AI จำนวน 7 แห่งร่วมกับมหาวิทยาลัยทั่วสหรัฐ ด้วยงบประมาณราว 300 ล้านดอลลาร์

กระทรวงพลังงานสหรัฐ (Department of Energy หรือ DOE) จะรับผิดชอบการตั้งศูนย์วิจัยด้าน quantum information science (QIS) จำนวน 5 แห่ง ร่วมกับห้องวิจัยแห่งชาติในสังกัด (Argonne, Brookhaven, Fermi, Oak Ridge, Lawrence Berkeley) ใช้งบประมาณรวม 625 ล้านดอลลาร์

Amazon Braket บริการเช่าเครื่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ AWS เข้าสถานะ GA (generally available) เรียบร้อย หลังเปิดทดสอบมาตั้งแต่เดือนธันวาคม 2019

Amazon Braket รองรับทั้งการรันควอนตัมบนซิมูเลเตอร์ และบนเครื่องจริงๆ (QPU หรือ Quantum Processing Unit) จากผู้ให้บริการ 3 รายคือ D-Wave, IonQ, Rigetti ซึ่งมีแนวทางแตกต่างกัน โดย IonQ และ Rigetti เป็นแนวทาง circuit-based ส่วน D-Wave เป็นแนวทาง quantum annealing

ทีม TensorFlow ของกูเกิลร่วมกับมหาวิทยาลัย Waterloo และ Volkswagen สร้างไลบรารี TensorFlow Quantum (TFQ) ที่เป็น TensorFlow เวอร์ชั่นเตรียมพร้อมทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม

TFQ ต่างจาก TensorFlow ปกติหลายอย่าง โดยมันต้องใช้งานร่วมกับข้อมูลควอนตัม (quantum data) ไม่ใช่ข้อมูลปกติ และตัวโมเดลยังแบ่งออกเป็นสองส่วน เรียกว่า hybrid quantum-classical models โดยข้อมูลควอนตัมจะผ่านโมเดลนิวรอนควอนตัม จากนั้นแปลงเป็นข้อมูลคลาสสิคด้วยการหาค่าเฉลี่ย (sample of average) ออกมา เพื่อเข้าโมเดลนิวรอนแบบปกติต่อไป

อินเทลเปิดตัวชิปควบคุมคอมพิวเตอร์ควอนคัมโดยใช้ชื่อ Horse Ridge ที่เป็นเขตที่อากาศเย็นของรัฐโอเรกอน โดยตัวชิปรับคำสั่งแล้วแปลงคำสั่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อควบคุมคิวบิตในคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ตัวชิป Horse Ridge ตอนนี้ทำงานได้ที่ 4 เคลวิน ซึ่งอะตอมแทบจะหยุดนิ่ง แต่โดยทั่วไปคอมพิวเตอร์ควอนตัมต้องการอุณหภูมิที่ต่ำกว่านี้มาก อาจจะอยู่ที่ระดับมิลลิเคลวินเท่านั้น โดยอินเทลกำลังวิจัยคิวบิตแบบ silicon spin ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมทั่วไป เป้าหมายคือคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ตัวคิวบิตและตัวชิปควบคุมทำงานที่อุณหภูมิเดียวกัน

AWS เปิดบริการคอมพิวเตอร์ควอนตัมในชื่อ Amazon Braket ที่มาจาก Bra-Ket notation ซึ่งเป็นรูปแบบของการเขียนอธิบายสถานะของควอนตัม

ตัวบริการ Braket ให้บริการทั้งการจำลองการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมบนคอมพิวเตอร์ปกติ และการใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริง โดยคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะใช้เครื่องจากบริษัท D-Wave, IonQ, Rigetti

การพัฒนาอัลกอริทึมจริงจะใช้ Amazon Braket SDK ที่เป็นไลบรารีภาษาไพธอน

นอกจากบริการคลาวด์แล้ว ทาง AWS ยังเปิดตัวศูนย์วิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัม AWS Center for Quantum Computing และ Amazon Quantum Solutions Lab บริการให้คำปรึกษาจากทั้ง AWS เองและพันธมิตรอื่นๆ

ญี่ปุ่นประกาศแผนพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมระยะยาว 20 ปีเพื่อรักษาระดับการแข่งขันกับสหรัฐฯ และจีน โดยเริ่มตั้งแต่ปีงบประมาณหน้าที่จะกันงบ 30,000 ล้านเยน หรือประมาณ 8,300 ล้านบาท เพิ่มขึ้นกว่าปีที่แล้วเท่าตัว

แผนการแบ่งเป็นระยะ โดย 5 ปีแรกตั้งเป้าสร้างศูนย์พัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม 5 แห่ง และภายใน 10 ปีตั้งเป้าสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาด 100 qubit โดยคอมพิวเตอร์ควอนตัมของกูเกิลที่ประกาศความสำเร็จระดับ Quantum Supremacy นั้นมีขนาด 54 qubit

ที่งาน Microsoft Ignite ปีนี้ Mark Russinovich CTO ของ Azure บรรยายถึงความสำคัญของคอมพิวเตอร์ควอนตัม และแนวทางการพัฒนาแอปพลิเคชั่นบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ไมโครซอฟท์เปิดตัว Azure Quantum โดยเป้าหมายสำคัญคือการออกแบบกระบวนการทางเคมีที่จะสร้างความก้าวหน้าให้กับโลกได้อย่างชัดเจน

ไมโครซอฟท์ประกาศเปิดตัวบริการ Azure Quantum ในงาน Microsoft Ignite โดยประกาศเป็นพันธมิตรกับผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ภายนอก เช่น IONQ, Honeywell, qci รวมถึงไมโครซอฟท์เองก็กำลังพัฒนาฮาร์ดแวร์ของตัวเองอยู่ อย่างไรก็ตามยังไม่ชัดเจนนักว่าบริการนี้เมื่อเปิดตัวจริงๆ จะมีหน้าตาเป็นอย่างไรโดยตอนนี้มีเพียงชุดพัฒนา หรือ Quantum Development Kit (QDK) เท่านั้น

ประกาศของไมโครซอฟท์ระบุว่าบริการ Azure Quantum จะมีตั้งแต่โซลูชั่นสำเร็จ, ซอฟต์แวร์สำหรับจำลองการทำงานคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการประเมินทรัพยากรที่ต้องใช้, ไปจนถึงฮาร์ดแวร์ที่มีให้เลือกในสถาปัตยกรรมและจำนวน qubit ต่างๆ

เมื่อวานนี้กูเกิลรายงานความสำเร็จในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีความสามารถระดับ Quantum Supremacy หรือการประมวลผลที่คอมพิวเตอร์ปกติไม่สามารถทำได้ในทางปฎิบัติ วันนี้กูเกิลก็จัดแถลงข่าวออนไลน์ถึงผลของความสำเร็จครั้งนี้และเป้าหมายต่อไป

กูเกิลเผยแพร่รายงานวิจัย "Quantum supremacy using a programmable superconducting processor" ลงในวารสาร Nature แสดงประสิทธิภาพของซีพียู Sycamore ขนาด 53 qubit ที่แก้ปัญหา Schrödinger-Feynman algorithm ได้ใน 200 วินาที ขณะที่ปัญหาเดียวกันใช้คอมพิวเตอร์ดิจิทัลปกติต้องใช้เวลากว่าหมื่นปี ถือว่าผ่านเส้นชัย Quantum Supremacy

เมื่อวันที่ 18 กันยายนที่ผ่านมา Samsung NEXT หน่วยงานสนับสนุนและลงทุนด้านนวัตกรรมของซัมซุง ได้ประกาศเป็นหนึ่งในผู้ลงทุนของ Aliro Technologies สตาร์ทอัพด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แยกตัวออกมา (spin-out) จาก Quantum Information Sciences Lab ของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด

เมื่อวันที่ 18 กันยายนที่ผ่านมา IBM ได้เปิดศูนย์ IBM Quantum Computation Center ที่รัฐนิวยอร์ก เพื่อสนับสนุนกลุ่มลูกค้า ทีมวิจัย และผู้ใช้ทั่วไปที่ใช้งานระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมของตน (ผ่านโครงการ IBM Q Experience) โดยจะมีคอมพิวเตอร์ในระบบทั้งหมด 10 เครื่อง ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ขนาด 20 คิวบิต 5 เครื่อง, คอมพิวเตอร์ขนาด 14 คิวบิต 1 เครื่อง, และคอมพิวเตอร์ขนาด 5 คิวบิตอีก 4 เครื่อง

ไมโครซอฟท์เป็นอีกบริษัทที่ลงทุนกับเทคโนโลยีควอนตัมไม่น้อย และเปิดตัวชุดพัฒนา Quantum Development Kit (QDK) มาตั้งแต่ปี 2017 ซึ่งประกอบด้วยภาษาโปรแกรม Q#, คอมไพเลอร์, โค้ดตัวอย่าง, ซิมูเลเตอร์ และเอกสารต่างๆ

ก่อนหน้านี้ไมโครซอฟท์เคยเปิดซอร์สโค้ดของภาษา Q# และแบบเรียนวิชาควอนตัม Katas มาแล้ว ล่าสุดบริษัทประกาศเปิดซอร์สโค้ดของ QDK ทั้งหมดบน GitHub เพื่อกระตุ้นให้นักพัฒนาภายนอกบริษัทเข้ามาเรียนรู้ควอนตัมคอมพิวเตอร์มากขึ้น

สัญญาอนุญาตของโครงการเป็น MIT license

นอกจาก C# และ F# แล้ว ไมโครซอฟท์ยังมีภาษาตระกูล # อีกหนึ่งตัวคือ Q# (อ่านว่า คิวชาร์ป) ที่ออกแบบมาสำหรับงานเขียนโปรแกรมบนควอนตัมคอมพิวเตอร์โดยเฉพาะ

ภาษา Q# เผยตัวครั้งแรกในปี 2017 โดยมีหน้าตาคล้าย C# และ F# (มีวงเล็บปีกกา ปิดท้ายบรรทัดด้วย ;) แต่ฟีเจอร์ที่เพิ่มเข้ามาคือการจัดการสถานะของคิวบิท (qubit) ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของควอนตัมคอมพิวเตอร์ รายละเอียดของตัวภาษาดูได้จาก The Q# Programming Language

ไมโครซอฟท์มีความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยและสตาร์ทอัพต่างๆ ทั่วโลก ในการวิจัยเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาสักพักแล้ว แต่ไมโครซอฟท์ก็เพิ่งเปิดตัวโครงการนี้อย่างเป็นทางการไปเมื่อสิ้นเดือน ภายใต้ชื่อ Microsoft Quantum Network

โครงการความร่วมมือนี้แบ่งออกเป็น 4 ส่วน ได้แก่

Boeing บริษัทผู้ผลิตเครื่องบินและอาวุธยุทโธปกรณ์ชั้นนำของสหรัฐอเมริกา ประกาศจัดตั้งแผนกใหม่ Disruptive Computing & Networks อย่างเป็นทางการเมื่อคืนนี้ (ตามเวลาในประเทศไทย) โดยเน้นพัฒนาระบบคอมพิวเตอร์และการสื่อสารที่ซับซ้อนสำหรับอากาศยานเชิงพาณิชย์และภาครัฐในอนาคต

แถลงการณ์ระบุว่า การจัดตั้งแผนกใหม่นี้นะเน้นไปที่เรื่องของการสื่อสารและคอมพิวเตอร์ควอนตัม (quantum communications and computing) การประมวลผลที่คล้ายระบบประสาท (neuromorphic processing) ระบบตรวจจับขั้นสูง (advance sensing) เพื่อนำเอาไปใช้ในด้านการสื่อสารที่ปลอดภัย งานด้านปัญญาประดิษฐ์ และระบบประมวลผลที่ซับซ้อน

หลังจากที่ NIST เบิกทางเตรียมมาตรฐานการเข้ารหัสลับหลังยุคคอมพิวเตอร์ควอนตัม ล่าสุดในงาน Security Summit เมื่อสัปดาห์ที่แล้ว BlackBerry ที่ตอนนี้เหลือธุรกิจด้านโซลูชันความปลอดภัย ได้เผยโฉมโซลูชันเข้ารหัสแบบใหม่ ที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งก็อาจเป็นภัยคุกคามในอนาคตอันใกล้

โซลูชันนี้ของ BlackBerry อาศัยไลบรารีสำหรับการเข้ารหัสลับจาก Isara Corporation ที่เชี่ยวชาญการด้านวิทยาการเข้ารหัสลับควอนตัม (Quantum Cryptography) โดย BlackBerry บอกว่าโซลูชันนี้จะพร้อมให้บริการในเดือนพฤศจิกายนนี้ ขณะที่การอัพเกรด public key ที่กระจายอยู่ไปเป็นรูปแบบการเข้ารหัสแบบใหม่น่าจะใช้เวลาหลายปี

ความเคลื่อนไหวที่น่าสนใจของสหรัฐฯ ที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเมื่อวันสองวันก่อน (13 กันยายนที่ผ่านมา) คือการผ่านร่างกฎหมายเกี่ยวกับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีชื่อว่า The National Quantum Initiative Act โดยสภาผู้แทนราษฎร

รายละเอียดของ House bill ประกอบด้วยแผนพัฒนา 10 ปี การก่อตั้ง National Quantum Coordination Office เพื่อเป็นศูนย์กลางความร่วมมือระหว่างสถาบันและเอกชน จนไปถึงงบประมาณที่จะให้กับหน่วยงานต่างๆ ได้แก่ National Science Foundation, กระทรวงกลาโหม, และกระทรวงพลังงานของสหรัฐฯ เพื่อใช้ในการพัฒนาบุคลากร ส่งเสริมงานวิจัย และจัดตั้งศูนย์วิจัยและสถาบันการศึกษา

Blognone สัมภาษณ์พิเศษ ดร.ทามิยะ โอโนเดระ (Tamiya Onodera) รองผู้อำนวยการและหัวหน้า IBM Q ศูนย์วิจัยไอบีเอ็มที่กรุงโตเกียว ในประเด็นเรื่อง Quantum Computing ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่เข้าใจยาก แต่ได้รับการจับตาอย่างมากว่าจะเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของคอมพิวเตอร์ในอนาคตอันใกล้นี้

โครงการ IBM Q เป็นโครงการที่มีเป้าหมายคือผลักดันให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมไปไกลกว่าแค่การวิจัย และกลายเป็นคอมพิวเตอร์เชิงพาณิชย์ที่ใช้กันแพร่หลายภายใน 5 ปีข้างหน้า

ดร.ทามิยะ เป็นนักวิจัยที่ศูนย์วิจัยไอบีเอ็มโตเกียวมายาวนานตั้งแต่ปี 1988 และได้รับการยกย่องให้เป็น IBM Distinguished Engineer มีผลงานวิจัยตีพิมพ์มากมาย (ประวัติบนเว็บไซต์ IBM Research)

Microsoft เปิดตัวโครงการโอเพ่นซอร์สใหม่ Quantum Katas ที่จะช่วยเป็นโปรแกรมการสอนการคำนวณแบบควอนตัมและการโปรแกรมภาษา Q#

ตัว Quantum Katas นี้มีเนื้อหาแยกเป็นส่วนย่อย ๆ เรียกว่า kata ในแต่ละ kata จะครอบคลุมทีละหัวข้อ เป็นโปรเจคเดี่ยวที่มีสอนตั้งแต่ระดับธรรมดาไปจนถึงบททดสอบที่ท้าทายขึ้นเรื่อย ๆ มีการให้ผู้ใช้เขียนโค้ดเอง ซึ่งในโครงการนี้ก็จะมีเฟรมเวิร์คสำหรับการทดสอบและรันโค้ด หากพบปัญหาก็จะมีคำแนะนำเพื่อช่วยแก้ไขด้วย

สำหรับเนื้อหาของ Quantum Katas ตอนนี้มีอยู่สี่หมวดใหญ่ ๆ คือ

Microsoft ร่วมมือกับ Case Western Reserve University พัฒนาการตรวจหาเนื้องอกที่เป็นเนื้อร้ายด้วยเครื่อง MRI โดยใช้อัลกอริทึมควอนตัมรันบนคอมพิวเตอร์และ HoloLens

Case Western Reserve ได้ริเริ่มการค้นคว้าวิจัยการตรวจโรคด้วยเครื่องสร้างภาพด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ MRI ซึ่งใช้เทคโนโลยีเดิมที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงมาหลายทศวรรษ เพื่อความแม่นยำที่มากขึ้นของผลตรวจและใช้เวลาที่น้อยลง Case Western Reserve จึงนำเสนอวิธีการใหม่ที่เรียกว่า 'magnetic resonance fingerprinting' ซึ่งความร่วมมือกับ Microsoft จะเป็นการใช้อัลกอริทึมควอนตัมรันบนคอมพิวเตอร์มาช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวินิจฉัยโรคและให้ความรวดเร็ว อันจะนำไปสู่ประสบการณ์ของผู้ป่วยที่ดียิ่งขึ้น