Quantum Orchestrator: ไขปมคอขวดควอนตัมด้วยระบบจัดคิว

บนโปรเซสเซอร์ควอนตัมของ IBM เครื่องเดียวกัน ในช่วงบ่ายวันเดียวกัน วงจรสองคิวบิตใช้เวลาประมวลผลเพียง 2 วินาที แต่กลับต้องรอคิวอยู่นานถึง 61 นาที จนได้อัตราส่วนระหว่างการรอคิวกับการประมวลผลสูงถึง 1822 ต่อ 1 สำหรับทุกๆ หนึ่งวินาทีของการประมวลผลจริง ผู้ใช้ต้องเสียเวลาทิ้งไปกว่าครึ่งชั่วโมงในการรอคอย ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าระบบควอนตัมไม่เคยเป็นคอขวดของงาน แต่การจัดคิวต่างหากที่เป็นปัญหาแท้จริง

คอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันก้าวพ้นห้องปฏิบัติการวิจัยมาสู่คลาวด์ ผู้ใช้ไม่ต้องเดินทางไปใช้งานตู้ทำความเย็นอุณหภูมิต่ำอีกต่อไป แต่สามารถส่งงานผ่านระบบ API เช่นเดียวกับทรัพยากรคลาวด์ทั่วไป ทั้ง IBM และ AWS ต่างเปิดให้บริการโปรเซสเซอร์ควอนตัมผ่านคลาวด์ แต่เนื่องจากตัวฮาร์ดแวร์มีความน่าสนใจ ความสนใจส่วนใหญ่จึงมักพุ่งเป้าไปที่เรื่องทางฟิสิกส์ เช่น จำนวนคิวบิต อัตราความแม่นยำของเกท และอัตราความผิดพลาด

ภาพประกอบจากคลังภาพสต็อก ไม่ใช่ภาพจากเหตุการณ์จริง

วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ชี้ว่าการมุ่งเน้นเช่นนั้นอาจผิดจุด หากมองจากมุมมองสถาปัตยกรรมระบบแล้ว ส่วนที่ยากที่สุดของการใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ใช่ตัวควอนตัมเอง แต่เป็นสิ่งแวดล้อมรอบข้างทั้งหมด เช่น การรอคิวร่วมกัน การตัดสินใจว่าจะส่งงานไปยังผู้ให้บริการหรือเครื่องใด การสลับไปใช้โปรแกรมจำลองเมื่อเครื่องจริงไม่พร้อม และการตรวจสอบว่าตัวเลขผลลัพธ์ที่ได้นั้นเชื่อถือได้มากน้อยเพียงใด บทความนี้จึงเกิดขึ้นเพื่อนำข้อสมมติฐานเหล่านี้มาทดสอบและวัดผลจริงผ่านการสร้างเครื่องมือขึ้นมา