คอมพิวเตอร์ควอนตัมมุ่งมั่นที่จะแยกตัวออกจากห้องแล็บ
คุณเคยเจอแมวของชโรดิงเงอร์—แมวที่มีชีวิตและตายไปพร้อม ๆ กัน ตอนนี้ขอกล่าวสวัสดีกับนักวิทยาศาสตร์ของชโรดิงเงอร์ นักวิจัยที่อยู่ในสถานะที่น่าขนลุกด้วยความยินดีและตกตะลึงไปพร้อม ๆ กัน
การทดลองทางความคิดอันโด่งดังของชโรดิงเงอร์ได้มีชีวิตขึ้นมาในรูปแบบใหม่ เนื่องจากนักวิจัยควอนตัมอยู่ในจุดสิ้นสุดของความสำเร็จที่ตามหามานาน นั่นคือการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถทำบางสิ่งที่คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถเทียบได้ พวกเขาใช้เวลาหลายปีในการต่อสู้กับผู้ไม่หวังดีที่ยืนยันว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นแฟนตาซีไซไฟที่ไม่สามารถทำได้ และในที่สุดนักวิจัยเหล่านี้ก็เริ่มที่จะดื่มด่ำกับการแสดงความยินดีด้วยตนเองที่สมควรได้รับ
แต่พวกเขากำลังประจบประแจงกับรายงานข่าวจำนวนมากที่พูดเกินจริงถึงความคืบหน้าที่พวกเขาทำ การจัดแสดง A: คุณลักษณะการคำนวณควอนตัมของนิตยสารTimeเมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ 2014 โดยบรรณาธิการประกาศบนหน้าปกว่า “เครื่อง Infinity Machine” ปฏิวัติวงการมากจน “สัญญาว่าจะแก้ปัญหาที่ซับซ้อนที่สุดบางอย่างของมนุษยชาติ” และตั้งแต่นั้นมา สื่อสิ่งพิมพ์หลายฉบับก็ไฮเปอร์โบลาเท่าๆ กัน
Graeme Smithนักวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์อธิบายปัญหาที่ตอนนี้กำลังเผชิญอยู่ในภาคสนาม “เมื่อก่อนถ้าคุณทำงานในด้านนี้ คุณเป็นคนมองโลกในแง่ดีและบอกทุกคนว่ามันจะยอดเยี่ยมแค่ไหน แต่แล้วสิ่งต่าง ๆ ก็เปลี่ยนไป และตอนนี้นักวิจัยอย่างฉันแทบไม่อยากเชื่อสิ่งที่เราได้ยินเกี่ยวกับวิธีที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถแก้ปัญหาทุกอย่างได้อย่างรวดเร็ว เกือบจะเป็นการแย่งชิงกันในการเรียกร้องสิ่งที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำได้”
นักวิจัยกำลังประจบประแจงที่รายงานข่าวที่พูดเกินจริงถึงความคืบหน้า
เหตุผลสำหรับความตื่นเต้นในปัจจุบันก็คือ คาดว่าการประมวลผลควอนตัมในปีนี้จะถึงขั้นที่สำคัญ นำโดยกลุ่มวิจัยที่Googleและอีกกลุ่มหนึ่งที่IBMไล่ล่า นักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะแสดงให้เห็นถึง “อำนาจสูงสุดของควอนตัม” นั่นหมายความว่าระบบจะสามารถแก้ปัญหาที่ไม่มีคอมพิวเตอร์แบบเดิมที่มีอยู่มีหน่วยความจำหรือพลังการประมวลผลที่จะจัดการได้
แต่ถึงแม้เหยื่อคลิกจะประกาศว่า “การมาถึงของคอมพิวเตอร์ควอนตัม” ซึ่งเหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ความสำเร็จจะมีนัยสำคัญน้อยกว่าบัญชียอดนิยมที่อาจทำให้คุณเชื่อได้ ประการหนึ่ง อัลกอริธึมที่ Google ใช้เพื่อแสดงให้เห็นถึงอำนาจสูงสุดของควอนตัมไม่ได้ทำสิ่งใดที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติ: ปัญหาได้รับการออกแบบมาเพื่อให้อยู่เหนือความสามารถในการคำนวณของคอมพิวเตอร์ทั่วไปในปัจจุบัน
การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถแก้ปัญหาการคำนวณในโลกแห่งความเป็นจริงที่ผู้คนสนใจจริง ๆ จะต้องใช้เวลาวิจัยอีกหลายปี อันที่จริง วิศวกรที่ทำงานเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมของทั้ง Google และ IBM กล่าวว่า “เครื่องในฝัน” ของควอนตัมที่สามารถแก้ปัญหาที่น่ารำคาญที่สุดของการประมวลผลอาจยังคงอยู่ห่างออกไปหลายสิบปี
และถึงกระนั้น แทบไม่มีใครในภาคสนามคาดหวังว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมาแทนที่คอมพิวเตอร์แบบเดิม แม้ว่าจะมีคนนิยมพูดถึงว่ากฎของมัวร์ของการคำนวณแบบเดิมจะสูญเสียไอน้ำ ควอนตัมก็พร้อมที่จะเข้ายึดครอง การออกแบบในปัจจุบันทั้งหมดสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเกี่ยวข้องกับการจับคู่กับคอมพิวเตอร์คลาสสิก ซึ่งดำเนินการขั้นตอนก่อนและหลังการประมวลผลจำนวนมาก ยิ่งไปกว่านั้น งานเขียนโปรแกรมประจำวันจำนวนมากที่สามารถดำเนินการได้อย่างรวดเร็วบนคอมพิวเตอร์แบบเดิมอาจทำงานช้ากว่าในควอนตัมหนึ่ง เนื่องจากฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์มีค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานได้ตั้งแต่แรก
“ฉันไม่คิดว่าจะมีใครคาดหวังว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมาแทนที่คอมพิวเตอร์คลาสสิก” สตีเฟน จอร์แดน นักวิจัยควอนตัมที่ทำงานมาหลายปีที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) และเพิ่งเข้าร่วมการวิจัยของ Microsoftในเมืองเรดมอนด์ รัฐวอชิงตัน กล่าว เครื่องจักรควอนตัมน่าจะมีประโยชน์เฉพาะกับงานคอมพิวเตอร์บางกลุ่มที่ได้รับผลตอบแทนมหาศาล แต่คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันไม่สามารถจัดการได้ในทันที
แนวคิดสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมมักจะโยงไปถึงสุนทรพจน์ในปี 1981 [PDF] โดย Richard Feynman นักฟิสิกส์เจ้าของรางวัลโนเบล ผู้คาดการณ์ถึงความเป็นไปได้ในการใช้คุณสมบัติพิเศษของอนุภาคย่อยเพื่อจำลองพฤติกรรมของอนุภาคย่อยอื่นๆ แต่จุดเริ่มต้นที่ดีกว่าคือเอกสารปี 1994 ที่น่าทึ่ง[PDF] โดย Peter Shor จาก AT&T Bell Laboratories และปัจจุบันคือ MIT ซึ่งแสดงให้เห็นว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถสร้างขึ้นได้อย่างไร สามารถค้นหาปัจจัยเฉพาะของตัวเลขจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว จึงเอาชนะระบบเข้ารหัสคีย์สาธารณะที่ใช้กันทั่วไป คอมพิวเตอร์ดังกล่าวโดยทั่วไปจะทำให้อินเทอร์เน็ตเสียหาย
หลายคนสังเกตเห็น โดยเฉพาะหน่วยงานด้านความปลอดภัยของสหรัฐอเมริกาที่เกี่ยวข้องกับการเข้ารหัส ซึ่งเริ่มลงทุนในการวิจัยฮาร์ดแวร์ควอนตัมอย่างรวดเร็ว มีการใช้เงินหลายพันล้านในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา โดยส่วนใหญ่มาจากรัฐบาล ขณะนี้เทคโนโลยีใกล้จะเข้าสู่การค้าแล้ว นักลงทุนร่วมลงทุนก็เริ่มดำเนินการเช่นกัน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่น่าจะสัมพันธ์กับขอบเขตของโฆษณาควอนตัมในปัจจุบัน
แล้วคอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานอย่างไรกันแน่?
การให้คำอธิบายสั้น ๆ และเป็นมิตรกับผู้ใช้นั้นเป็นงานที่ต้องห้าม ซึ่งเป็นเหตุว่าทำไมนายกรัฐมนตรีจัสติน ทรูโด ของแคนาดาจึงกลายเป็นฮีโร่ที่เกินบรรยายในเดือนเมษายน 2559 เมื่อเขาทำงานนี้และฆราวาสคนใดก็ตามที่เคยมี ในการแถลงข่าวที่แพร่ระบาดอย่างรวดเร็ว Trudeau อธิบายว่าด้วย “คอมพิวเตอร์ปกติ…มันคือ 1 หรือ 0 พวกมันเป็นระบบไบนารี สิ่งที่สถานะควอนตัมอนุญาตคือข้อมูลที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อเข้ารหัสเป็นบิตเดียว”
ถ้าทรูโดมีเวลามากกว่านี้ เขาอาจจะพูดต่อไปว่าโครงสร้างหลักของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือ “คิวบิต” ซึ่งเป็นออบเจกต์ควอนตัมและสามารถอยู่ในสถานะจำนวนอนันต์ที่เกี่ยวข้องกับ ความน่าจะเป็นที่จะพบมันในหนึ่งในสองสถานะที่สามารถสันนิษฐานได้เมื่อวัด สิ่งใดก็ตามที่มีคุณสมบัติของควอนตัม เช่น อิเล็กตรอนหรือโฟตอน สามารถทำหน้าที่เป็นคิวบิตได้ ตราบใดที่คอมพิวเตอร์สามารถแยกและควบคุมมันได้
เมื่อติดตั้งภายในคอมพิวเตอร์แล้ว แต่ละ qubit จะติดอยู่กับกลไกบางอย่างที่สามารถส่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังคอมพิวเตอร์ได้ ในการรันโปรแกรมใดโปรแกรมหนึ่ง คอมพิวเตอร์จะทำการดักฟัง qubit ด้วยลำดับสคริปต์อย่างระมัดระวัง เช่น การส่งสัญญาณไมโครเวฟ แต่ละอันที่ความถี่ที่แน่นอนและเป็นระยะเวลาหนึ่ง พัลส์เหล่านั้นมีจำนวนเท่ากับ “คำแนะนำ” ของโปรแกรมควอนตัม แต่ละคำสั่งทำให้สถานะที่ไม่ได้วัดของ qubit มีวิวัฒนาการในลักษณะเฉพาะ
การดำเนินการแบบพัลส์เหล่านี้ไม่ได้ทำใน qubit เดียวแต่กับ qubit ทั้งหมดในระบบ ซึ่งบ่อยครั้งที่แต่ละ qubit หรือกลุ่มของ qubits ได้รับ “คำสั่ง” แบบพัลส์ที่แตกต่างกัน qubits ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมโต้ตอบผ่านกระบวนการที่เรียกว่า entanglement ซึ่งในลักษณะของการพูดจะเชื่อมโยงชะตากรรมของพวกเขา จุดสำคัญที่นี่คือนักวิจัยควอนตัมได้ค้นพบวิธีการใช้การเปลี่ยนแปลงต่อเนื่องเหล่านี้กับสถานะของ qubits ในคอมพิวเตอร์เพื่อทำการคำนวณที่มีประโยชน์
เมื่อโปรแกรมเสร็จสิ้น – หลายพันหรือหลายล้านพัลส์ในภายหลัง – qubits จะถูกวัดเพื่อเปิดเผยผลลัพธ์สุดท้ายของการคำนวณ การทำเช่นนี้ทำให้แต่ละ qubit กลายเป็น 0 หรือ 1 ซึ่งเป็นฟังก์ชันคลื่นที่มีชื่อเสียงล่มสลายของกลศาสตร์ควอนตัม
นี่อาจเป็นงานวิศวกรรมที่ตรงไปตรงมาหากไม่ใช่เพราะข้อเท็จจริงที่ว่า qubits จะต้องถูกแยกออกจากการรบกวนภายนอกในปริมาณที่น้อยที่สุด อย่างน้อยก็นานตราบเท่าที่การคำนวณจะเสร็จสิ้น ความยากในการทำเช่นนั้นเป็นสาเหตุหลักว่าทำไมเครื่องควอนตัมที่ใหญ่ที่สุดจนกระทั่งเมื่อไม่กี่ปีก่อนมีควิบิตเพียงหนึ่งหรือสองโหลและมีความสามารถในการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ง่ายที่สุดเท่านั้น
เนื่องจากเสียงรบกวนรอบข้างทั้งหมด qubits จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดได้ง่าย เพื่อจัดการกับปัญหานี้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมจำเป็นต้องมี qubits พิเศษที่คอยสำรองไว้ หาก qubit ตัวใดตัวหนึ่งไม่ทำงาน ระบบจะปรึกษากับข้อมูลสำรองเพื่อกู้คืน qubit ที่ผิดพลาดให้อยู่ในสถานะที่เหมาะสม
การแก้ไขข้อผิดพลาดดังกล่าวเกิดขึ้นในคอมพิวเตอร์ทั่วไปเช่นกัน แต่จำนวนของการสำรองข้อมูลที่จำเป็นนั้นมากกว่ามากในระบบควอนตัม วิศวกรประเมินว่าสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เชื่อถือได้ ทุก qubit ที่ใช้อาจต้องมีการสำรองข้อมูล 1,000 หรือมากกว่า เพราะขั้นตอนวิธีขั้นสูงมากจำเป็นต้องมีหลายพัน qubits จะเริ่มต้นด้วยจำนวนรวมของ qubits จำเป็นสำหรับเครื่องควอนตัมที่มีประโยชน์รวมทั้งผู้ที่เกี่ยวข้องกับการแก้ไขข้อผิดพลาดสามารถทำงานได้ง่ายในล้าน
เปรียบเทียบกับชิปควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่เพิ่งประกาศของ Google ซึ่งมีเพียง 72 คิวบิต ค่า qubits เหล่านั้นจะพิสูจน์ได้ว่ามีค่าสำหรับการคำนวณเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดอย่างไร
การทำงานบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google ทันสมัยโดยทีมงานที่ได้รับการว่าจ้างค์ไรเดอในปี 2014 จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาบาร์บารา และที่ผ่านมานี้พฤศจิกายนไอบีเอ็มประกาศว่าได้สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม 50 คิวบิต ทั้งสองบริษัท พร้อมด้วยRigetti Computingซึ่งเป็นสตาร์ทอัพในเบิร์กลีย์ แคลิฟอร์เนีย และ Intel ซึ่งเพิ่งประกาศอาร์เรย์ 49 บิตพึ่งพาชิปที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้มีคุณสมบัติควอนตัมโดยอาศัยวงจรตัวนำยิ่งยวดที่บรรจุอยู่ ชิปเหล่านี้ต้องถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำมาก จำเป็นต้องมีกลไกการระบายความร้อนที่ซับซ้อนซึ่งดูเหมือนอุปกรณ์ประกอบฉากไซไฟของฮอลลีวูดและสร้างขึ้นสำหรับระบบขนาดเท่าตู้
มีสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ควอนตัมที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ซึ่งอนุภาคควอนตัมจริง หรือไอออน ถูกระงับในระบบที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง IonQซึ่งเป็นสตาร์ทอัพในคอลเลจพาร์ค รัฐแมริแลนด์ ซึ่งร่วมก่อตั้งโดยนักฟิสิกส์ Jungsang Kim ของDuke Universityและ Christopher Monroe จากUniversity of Marylandกำลังทำงานเพื่อสร้างเครื่องจักรตามแนวทางนี้ โดยใช้อิตเทอร์เบียมไอออน
ไมโครซอฟท์คือการใฝ่หากลยุทธ์ที่สามหรือที่เรียกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมทอพอโลยี มันมีสัญญาทางทฤษฎี แต่ยังไม่มีการสร้างฮาร์ดแวร์ที่ใช้งานได้
ไม่มีระบบที่คล้ายคลึงมากเพื่อแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เกี่ยวข้องที่ได้รับการประชาสัมพันธ์มากที่สุดในปีที่ผ่านมาจากแคนาดาของระบบ D-คลื่น ในขณะที่เครื่องของ D-Wave ได้รับการติดตั้งในบริษัทที่มีชื่อเสียงเช่นGoogleและVolkswagenส่วนสำคัญของชุมชนการวิจัยควอนตัมมองว่าอุปกรณ์เหล่านี้มีความกังขา นักวิทยาศาสตร์เหล่านั้นสงสัยว่าระบบ D-Wave จะสามารถทำอะไรก็ได้ที่คอมพิวเตอร์แบบเดิมๆ ไม่สามารถทำได้ และแน่นอนว่าพวกเขาสงสัยว่าระบบจะเร่งความเร็วควอนตัมหรือไม่
กลยุทธ์ตัวนำยิ่งยวดของ Google-IBM-Rigetti ดูเหมือนจะเป็นผู้นำในการแข่งม้าด้วยฮาร์ดแวร์ แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่าฮาร์ดแวร์รูปแบบใดในที่สุดจะพิสูจน์ความได้เปรียบมากที่สุด หรือหากทั้งสามวิธีอาจอยู่ร่วมกันได้ สำหรับส่วนของพวกเขา โปรแกรมเมอร์ควอนตัมกล่าวว่าพวกเขาไม่สนใจว่าการออกแบบใดจะชนะ ตราบใดที่พวกเขาได้รับ qubits ที่จะเล่นด้วย
หนึ่งในสิ่งที่ไม่รู้เกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมคือความรวดเร็วที่เครื่องจะสามารถเสนอ qubits เพิ่มเติมได้ ด้วยเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม กฎของมัวร์รับประกันมาอย่างยาวนานว่าจำนวนทรานซิสเตอร์จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุก ๆ สองปีหรือมากกว่านั้น แต่เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับเครื่องควอนตัม จึงยังไม่สามารถคาดการณ์ได้ วิศวกรหลายคนคาดการณ์ว่าในอนาคตขั้นกลาง เราจะจำกัดเฉพาะเครื่องจักรที่มี qubits ค่อนข้างน้อย บางทีอาจอยู่ในไม่กี่ร้อยเครื่อง เนื่องจากการแสดงตัวอย่างเปลือยเปล่าของอำนาจสูงสุดของควอนตัมอาจไม่สามารถให้ผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์ได้ และเนื่องจากระบบที่เติบโตเต็มที่ยังอยู่ห่างออกไปหลายปี วิศวกรจึงมุ่งเน้นไปที่อัลกอริทึมที่จะทำงานร่วมกับระบบควอนตัมขนาดพอเหมาะที่คาดว่าจะพร้อมใช้งานในอนาคตอันใกล้นี้
ฉันทามติที่เกิดขึ้นใหม่: แม้ว่าความประหลาดใจจะเกิดขึ้นได้เสมอ แต่คาดว่าความคืบหน้าจะค่อยเป็นค่อยไป
“ฉันไม่คิดว่าใครก็ตามที่อ้างว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถแก้ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงได้ในไม่ช้า หรือว่าคุณจะทำเงินกับมันได้ พูดตรงๆ เลย” วิม แวน แดม นักฟิสิกส์จาก ยูซี ซานตา บาร์บาร่า “คุณจะต้องใช้ระบบที่ใหญ่กว่านี้มากสำหรับสิ่งเหล่านั้นที่จะเกิดขึ้น แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าตอนนี้สนามไม่น่าตื่นเต้นอย่างเหลือเชื่อ”
“ฉันไม่คิดว่าใครก็ตามที่อ้างว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถแก้ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงได้ในไม่ช้า…เป็นคนตรงๆ เลย”
ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมานับตั้งแต่ Shor ของ MIT ได้พัฒนาอัลกอริธึมแฟคตอริ่งของเขา การคำนวณควอนตัมมีการเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการเข้ารหัส แต่ความกังวลเกี่ยวกับการเข้ารหัสทางอินเทอร์เน็ตที่เสียหายได้ลดลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ส่วนหนึ่งเป็นเพราะชุมชนควอนตัมตระหนักว่าเครื่องที่คู่ควรกับ Shor ยังอยู่อีกไกล และส่วนหนึ่งเป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของ ” การเข้ารหัสหลังควอนตัม” ที่ออกแบบมาให้ไม่อนุญาต การโจมตีควอนตัม แม้กระทั่งตอนนี้NIST กำลังประเมินผู้สมัครหลายรายสำหรับโครงสร้างพื้นฐานการเข้ารหัสลับหลังควอนตัม
แทนที่จะหมกมุ่นอยู่กับการเข้ารหัส นักวิจัยในทุกวันนี้มักจะมุ่งเน้นไปที่การใช้เครื่องจักรเพื่อสร้างแบบจำลองอะตอมและโมเลกุล ตามเจตนารมณ์ของข้อมูลเชิงลึกดั้งเดิมของ Feynman เกี่ยวกับการคำนวณควอนตัม อัลกอริธึมที่จำลองฟิสิกส์และเคมีมีจำนวนมากที่สุดในสวนสัตว์ Quantum Algorithmของ NIST และผลตอบแทนก็อาจมีมากมาย นักวิจัยกล่าว ตัวอย่างเช่น ลองนึกภาพโลหะที่มีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง
ที่นี่เช่นกันควรหลีกเลี่ยงความอุดมสมบูรณ์อย่างไม่ลงตัว Andrew Childs นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ คาดการณ์ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นแรกจะสามารถจัดการกับปัญหาทางฟิสิกส์และเคมีที่ค่อนข้างง่ายเท่านั้น “คุณสามารถตอบคำถามที่ผู้คนในชุมชนฟิสิกส์เรื่องย่อต้องการได้คำตอบด้วย qubits จำนวนเล็กน้อยพอสมควร” เขากล่าว “แต่การทำความเข้าใจความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง จะต้องใช้มากกว่านั้นอีกมาก”
ในขณะที่นักวิจัยเตือนว่าอย่ามองโลกในแง่ดีมากเกินไปเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่นำออกจากกล่อง พวกเขายังไม่ได้ตัดทอนโอกาสของความก้าวหน้าใหม่ ๆ ที่จะช่วยให้เครื่องทำงานได้มากขึ้นโดยใช้เวลาน้อยลง ยิ่งโปรแกรมเมอร์ฝึกฝนมากเท่าไร อัลกอริธึมของพวกเขาก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม IBM จึงมีเครื่องควอนตัมออนไลน์สำหรับนักวิจัย
“ฉันสามารถเขียนชื่อนักวิจัยอัลกอริธึมควอนตัมทุก ๆ คนบนกระดานไวท์บอร์ดนี้ได้ และนั่นคือปัญหา” Chad Rigetti บริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Berkeley กล่าว “เราต้องการอัลกอริธึมที่ล้ำหน้ามากกว่านี้ และการมีเครื่องจักรสำหรับนักเรียนหลายหมื่นคนให้เรียนรู้จะช่วยกระตุ้นภาคสนาม”
ในส่วนของพวกเขา ดูเหมือนว่านักเรียนเหล่านี้จะเพลิดเพลินกับการปรากฏตัวในยามรุ่งอรุณของยุคใหม่ ด้วยศักยภาพทั้งหมดสำหรับการค้นพบที่น่าประหลาดใจ Daniel Freeman นักศึกษาปริญญาโทสาขาฟิสิกส์จาก University of California, Berkeley กล่าวว่าข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องควอนตัมยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นเป็นคุณลักษณะของสาขาการวิจัย ไม่ใช่ข้อบกพร่อง
“โดยพื้นฐานแล้วเราอยู่ในจุดที่การประมวลผลแบบคลาสสิกเมื่อ 100 ปีที่แล้ว” เขากล่าว “เราไม่ได้อยู่ที่หลอดสุญญากาศด้วยซ้ำ แต่ฉันคิดว่ามันเจ๋งมากจริงๆ”