CTO Azure ชี้เป้าหมายสำคัญของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือการผลิตปุ๋ย ต้องการคอมพิวเตอร์ขนาด 170 qubit, การเข้ารหัสยังปลอดภัยถึงปี 2030

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

เขายกตัวอย่างกระบวนการผลิตปุ๋ยเคมีที่ทุกวันนี้ใช้พลังงานสูงมาก โดยรวมประมาณ 3% ของไฟฟ้าทั้งโลกเนื่องจากกระบวนการดึงไนโตรเจนต้องใช้พลังงานสูง แต่ในพืชตระกูลถั่วกลับสามารถดึงไนโตรเจนจากอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก อย่างไรก็ดีจนทุกวันนี้วิทยาการยังทำความเข้าใจกระบวนการดึงไนโตรเจนในพืชไม่ได้ เนื่องจากกระบวนการทางเคมีมีความซับซ้อนสูง หากเรามีคอมพิวเตอร์ควอนตัมเราจะสามารถจำลองกระบวนการทำงานได้ในเวลาอันดรวดเร็ว Russinovich คาดว่าการจำลองกระบวนการทางเคมีนี้ต้องการคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาด 170 qubit ในการบรรยาย Russinovich อธิบายถึงเกตแบบต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ควอนตัม และแนวทางการใช้งาน เช่น การกระจายกุญแจเข้ารหัสด้วยอัลกอริธึม BB84 หรือการถอดรหัส RSA-2048 ที่คาดว่าจะใช้เวลาเพียง 100 วินาทีหากคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีขนาดใหญ่พอ อย่างไรก็ดีอัลกอริธึม Shor ที่ใช้ถอดรหัส RSA นั้นทำงานช้าอย่างมากบนซอฟต์แวร์จำลอง เพราะปริมาณแรมที่ต้องการจะเพิ่มอย่างรวดเร็ว คอมพิวเตอร์ขนาดเพียง 27 qubit ก็ใช้แรมถึง 2GB

ความกังวลถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ถอดรหัส RSA ได้นั้นไม่น่ากังวลอย่างที่คิด เพราะ RSA-2048 ต้องการคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดถึง 4096 qubit เพื่อถอดรหัส และ Russinovich คาดว่าจะใช้เวลาถึงประมาณปี 2030 กุญแจจึงถูกถอดรหัสได้ และระหว่างนี้ก็มีการพัฒนากระบวนการเข้ารหัส โดยภายในปี 2026 น่าจะมีการใช้งานกระบวนการเข้ารหัสที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมแล้ว และใช้เวลาอีก 5 ปีในการเลิกใช้งานกระบวนการเข้ารหัสที่ไม่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม โดยไมโครซอฟท์เองก็ออกแบบอัลกอริธึมเข้ารหัสที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมถึง 4 กระบวนการและยังเข้ารอบการประกวดของ NIST จนตอนนี้ ชนิดของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในโลกความเป็นจริง ที่อาจใช้โฟตอน, superconducting qubit, หรือ quantum dot Russinovich ยังระบุว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมในโลกความเป็นจริงนั้นต่างจากในทฤษฎีมาก โดย qubit เป็นนิยามทางทฤษฎีที่ไม่มีอยู่จริง แต่ qubit จริงๆ นั้นจะมีสัญญาณรบกวน โดยทุกวันนี้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีอยู่จริงนั้นสัญญาณรบกวนสูงมาก การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริงๆ จึงต้องการ qubit จำนวนมากเพื่อแก้ไขความผิดพลาด โดย qubit จริง (physical qubit) อาจจะต้องสูงกว่า qubit ที่ใช้งานจริง (logical qubit) นับร้อยเท่า และตัวคอมพิวเตอร์ควอนตัมก็ต้องลดสัญญาณรบกวนให้ต่ำที่สุดด้วยการลดอุณหภูมิจนเหลือเพียงไม่กี่มิลลิเคลวิน 27 qubit ใช้ RAM 2GB แต่เขาต้องการ 170 qubit ก็คูณสองไปเรื่อยๆอีก 143 ครั้ง 2 GB น่ะไม่เยอะครับ แต่มันแค่สำหรับจำลอง 27 qbits ซึ่งมันเอาไปใช้งาน apply science ไม่ได้ครับ ถ้าจะเอาไปใช้งานในเชิงวิจัยประยุกต์ วิจัยการทำงานสังเคราะห์เอมไซม์ใหม่ๆ ต้องไปแตะระดับ 100+ qbits ขึ้น ก็แปลว่าต้องเพิ่มเข้าไปอีก 2^(100-27) เท่า หรือประมาณ 9 แล้วตามด้วยศูนย์แค่ 21 ตัว ของ 2 GB เท่านั้น 1 qubit = 16 byte 27 qubit = 16 x (2^27) byte = 2.14 x 10 ยกกำลัง 9 ประมาณ 2 GB 170 qubit = 16 x (2^170) byte = 2.23 x 10 ยกกำลัง 43 ... โอ้โห หมดโลกยังไม่พอเลยมั้งครับ Ram