ควรใช้ qubit ในส่วนไหนของควอนตัมคอมพิวเตอร์ดี?

ที่ผ่านมาผมเคยโม้เรื่อง การประยุกต์ “ควอนตัม” ในทางคอมพิวเตอร์, อธิบาย qubit ของควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบง่าย ๆ และ ควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบ 2 qubits

มันทำให้ผมรู้สึกว่าผมยังโม้ไม่จบ เพราะที่ผ่านมาผมโม้แค่ว่ามันมีตัวตนอยู่ในโลก โม้ว่ามันมีชิ้นส่วนพื้นฐานที่สำคัญในการทำงาน และโม้ว่ามันมีความเป็นพลวัต … แต่ไม่เคยโม้ว่าโดยองค์รวมของควอนตัมคอมพิวเตอร์นั้น ตรงไหนกันแน่ที่ทำให้มันทำงานรวดเร็ว?

งั้นวันนี้มาโม้กันต่อดีกว่า!!!

เนื่องจากยังไม่เคยมีใครคิดค้นสถาปัตยกรรมแบบองค์รวมของ “ควอนตัมคอมพิวเตอร์” มาก่อน ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องใช้สถาปัตยกรรมแบบองค์รวมของ “ดิจิทัลคอมพิวเตอร์” ในการสาธิตความเข้าใจแทน!

โดยเริ่มจากการตั้งคำถามว่า qubit จะถูกนำไปใช้ในจุดใดของสถาปัตยกรรมควอนตัมคอมพิวเตอร์บ้าง?

ภาพข้างบนคือ ภาพสมมติของสถาปัตยกรรมควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบ 2 qubit โดยมีองค์ประกอบคือ

1. เป็นควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบ 1 CPU
1. ภายใน CPU มี Register อยู่สองตัว
2. Register ตัวหนึ่งชื่อ IP ใช้ชี้ตำแหน่งหน่วยความจำ
3. Register ตัวที่สองชื่อ DA ใช้เก็บตัวเลขเพื่อใช้สอยตามอัธยาศัย
4. โดย Register ทั้ง 2 ตัวมีขนาด 2 bit เหมือน ๆ กัน
5. ดังนั้น Microcode จะมีขนาดเพียง 2 bit
6. ซึ่งแสดงว่า CPU จะรู้จักคำสั่งได้เพียง 2 ยกกำลัง 2 รูปแบบหรือก็คือ 4 รูปแบบ
2. มีหน่วยความจำขนาดเล็ก 1 ผืน
1. ซึ่งสามารถเก็บข้อมูลได้ 4 ตำแหน่ง
2. โดยแต่ล่ะตำแหน่งสามารถบรรจุตัวเลขได้ 2 bit

โดยสรุปข้างต้นจะเห็นว่า การสั่งคอมพิวเตอร์ก็ต้องใช้ตัวเลข, การอ้างอิงตำแหน่งหน่วยความจำก็จะต้องใช้ตัวเลข และการเก็บข้อมูลในหน่วยความจำก็ต้องเก็บเป็นตัวเลข ทีนี้เราควรจะประยุกต์ใช้ qubit ตรงไหนของควอนตัมคอมพิวเตอร์ดีล่ะเอ้อ?

สำหรับความคิดของผมนะ ผมคิดว่า Register ทั้งสองตัวใน CPU ควรจะบรรจุอยู่ในรูปของ qubit เพื่อให้การอ้างอิงตำแหน่งหน่วยความจำและการคำนวณค่า สามารถที่จะเป็นไปได้อย่างอิสระ ตามคุณสมบัติของ qubit

ส่วนค่าซึ่งเก็บอยู่ในหน่วยความจำ อันได้แก่ Microcode และ ข้อมูลตัวเลขทั่วไป ควรจะแยกออกจากกัน โดยให้ Microcode ถูกเก็บอยู่ในรูปของ bit ปรกติ ในขณะที่ข้อมูลตัวเลขทั่วไป ถูกจัดเก็บไว้ในรูปของ qubit แทน …

เพราะหัวใจสำคัญในการดึงพลังของควอนตัมคอมพิวเตอร์มาใช้ น่าจะอยู่ที่การใช้ qubit เพื่อเก็บ Register และการใช้ qubit เพื่อการเก็บข้อมูลตัวเลขทั่วไปมากกว่า!!!

[tags]qubit, ควอนตัมคอมพิวเตอร์, register, CPU, bit, Microcode, หน่วยความจำ[/tags]