เป็นผู้ให้การสนับสนุนเทคโนโลยีควอนตัมอย่างกระตือรือร้น และเชื่อว่าพวกเขาพร้อมที่จะเปลี่ยนแปลงโลกอย่างที่เรารู้จัก “เทคโนโลยีสารสนเทศควอนตัมจะเปลี่ยนชีวิตคุณและชีวิตลูก ๆ ของคุณ… แต่ลูกหลานของคุณจะคิดว่ามันผ่านไปแล้ว!” เขาอุทานแต่เช้าตรู่ ในฐานะคนที่ศึกษาโลกควอนตัมมาหลายปีแล้ว ยังคงอ่อนน้อมถ่อมตนมากเกี่ยวกับสิ่งที่นักวิจัยรู้แน่ชัดเกี่ยวกับเหตุผลเบื้องหลัง
ของกลศาสตร์
ควอนตัม เมื่อพูดถึงการทดลอง กับโฟตอนหนึ่ง เขาบอกฉันว่า “ถ้าคุณไม่แปลกใจกับสิ่งนี้ แสดงว่าคุณนำหน้าเราไปมากแล้ว” พูดถึง “การควบคุมความอยากรู้อยากเห็นของเรา” เกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อสังคม ตามที่เขาพูดในท้ายที่สุด
ในแง่นี้ เขาได้เน้นย้ำถึงการแยกส่วนข้อมูลควอนตัมที่น่าทึ่ง สิ่งนี้น่าประหลาดใจในหลาย ๆ ด้าน เนื่องจากเทคโนโลยีควอนตัมจริง ๆ หรือคอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นยังไม่ใกล้ที่จะนำมาใช้จริง แต่ในขณะที่นักวิจัยกำลังพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ มีความคิดบางอย่างสำหรับการใช้งานจริงจากงานช่วงแรก
ในภาคสนามที่นำหลักการพื้นฐานของสิ่งกีดขวางและการซ้อนทับมาใช้ เทคโนโลยีดังกล่าวจะใช้ความหลากหลายของ qubits ที่นักวิจัยสร้างขึ้น รวมถึงไอออนที่ติดอยู่, qubits ตัวนำยิ่งยวด, อะตอมที่ติดอยู่ และศูนย์ว่างของไนโตรเจนในเพชรเป็น “เซ็นเซอร์ควอนตัม” ประเภทต่างๆ เซ็นเซอร์เหล่านี้
จะมีประสิทธิภาพ ความแม่นยำ ความไว และความทนทานที่ดีเยี่ยม สิ่งที่น่าสนใจจริงๆ เกี่ยวกับเซ็นเซอร์ดังกล่าวคือ พวกมันจะเปลี่ยนจุดบกพร่องที่เรียกว่าในระบบควอนตัม นั่นคือความไวของการซ้อนทับกับสภาพแวดล้อมที่ทำให้ระบบแยกส่วนออกจากจุดนั้น และเปลี่ยนมันให้กลายเป็นคุณลักษณะ
อันที่จริงเรื่องราวที่ฉันเขียนเมื่อเดือนที่แล้วอธิบายวิธีที่นักวิจัยใช้เทคนิคข้อมูลควอนตัม รวมถึงการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม เพื่อวัดปฏิกิริยาแม่เหล็กระดับจิ๋วของอิเล็กตรอนสองตัว ซึ่งเป็นสัญญาณขนาดเล็กในระบบที่มีเสียงดังมาก เซ็นเซอร์ควอนตัมเหล่านี้จะใช้งานได้หลากหลาย ปรับได้ง่าย
และปรับขนาด
ได้ง่าย ตามข้อมูล แอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริงมากขึ้นที่ พูดถึงเกี่ยวข้องกับการสำรวจน้ำมัน รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดที่พัฒนาขึ้นสำหรับการประมวลผลควอนตัม สถานะของเหลวกำลังช่วยพัฒนาเซ็นเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับอุตสาหกรรมน้ำมัน ใช้ในการตรวจสอบปริมาณน้ำมัน
และน้ำที่สัมพันธ์กันในบ่อน้ำมันที่มีศักยภาพ และแม้กระทั่งศึกษาความพรุนของหินที่อยู่รอบๆ แหล่งสะสม รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดมีประโยชน์ต่อบริษัทสำรวจน้ำมันในการช่วยหลีกเลี่ยงความไม่สม่ำเสมอที่เกิดขึ้นเมื่อประมวลผลข้อมูล จึงทำให้กระบวนการขุดเจาะมีความแม่นยำมากขึ้น
ยังนำอุปกรณ์เกี่ยวกับควอนตัมบางอย่างที่พวกเราส่วนใหญ่ในห้องไม่เคยเห็นมาก่อน นับประสาอะไรกับการจัดการ รวมถึงตัวนำยิ่งยวดสองตัวและเพชรเทียมที่มีศูนย์ว่างไนโตรเจน (ดูภาพด้านบน) “เราไม่ได้อยู่ในชั้นใต้ดินของการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมที่ใช้งานได้จริงอีกต่อไป… เราอยู่ที่ชั้นหนึ่ง
แต่มันยังอีกยาวไกล”และเขาอาจจะพูดถูก ภูมิประเทศของพื้นผิวโลก คุณสมบัติการเสียดทาน และการสะท้อนแสงยังแตกต่างกันไปตามสเกลที่เล็กกว่าความละเอียดของแบบจำลอง สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญเนื่องจากควบคุมการแลกเปลี่ยนโมเมนตัม ความร้อน และความชื้นระหว่างชั้นบรรยากาศและพื้นผิวโลก
เพื่อที่จะคำนวณการแลกเปลี่ยนเหล่านี้และป้อนเข้าไปในเงื่อนไขแหล่งที่มาในสมการโมเมนตัมและอุณหพลศาสตร์ ขณะนี้มีการรวมและปรับปรุงโครงร่างพาราเมทริเซชันอื่นๆ จำนวนมากในแบบจำลองล้ำสมัย รวมถึงน้ำแข็งในทะเล ลักษณะของดิน ละอองในบรรยากาศ และเคมีในบรรยากาศ
นอกเหนือจาก
การปรับปรุงพาราเมทริกซ์แล้ว บางทีความก้าวหน้าที่ใหญ่ที่สุดในการสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศในช่วง 15 ปีที่ผ่านมาก็คือการใช้แบบจำลองชั้นบรรยากาศคู่กับแบบจำลองแบบไดนามิกของมหาสมุทร มหาสมุทรมีความสำคัญต่อสภาพอากาศเนื่องจากควบคุมการไหลของไอน้ำ
และ ความร้อนแฝงสู่ชั้นบรรยากาศ รวมทั้งกักเก็บความร้อนและ CO 2 ไว้เป็นจำนวนมาก ในแบบจำลองคู่ มหาสมุทรได้รับการจำลองอย่างสมบูรณ์โดยใช้สมการเดียวกันกับที่อธิบายการเคลื่อนที่ของชั้นบรรยากาศ สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับ “แบบจำลองพื้นคอนกรีต” รุ่นเก่าที่เป็นตัวแทนของมหาสมุทร
เป็นเพียงก้อนน้ำที่อยู่นิ่งที่สามารถแลกเปลี่ยนความร้อนกับชั้นบรรยากาศได้ แบบจำลองเหล่านี้มักจะประเมินค่าสูงเกินไปว่ามหาสมุทรอุ่นขึ้นเร็วเพียงใดเมื่ออุณหภูมิโลกเพิ่มขึ้น การบังคับและการตอบรับปัญหาเร่งด่วนที่สุดที่นักสร้างแบบจำลองสภาพอากาศต้องเผชิญในปัจจุบันคือผลกระทบ
ที่มนุษย์มีต่อระบบภูมิอากาศ การกำหนดพารามิเตอร์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ของระบบภูมิอากาศช่วยให้แบบจำลองสามารถจำลองความแปรปรวนทางธรรมชาติขนาดใหญ่ของภูมิอากาศได้ แต่ปัจจัยภายนอกหรือ “การแผ่รังสี” ซึ่งรวมถึงปัจจัยทางธรรมชาติ เช่น การปะทุของภูเขาไฟ
หรือการแปรผันของกิจกรรมแสงอาทิตย์ อาจมีผลอย่างมากต่อสมดุลการแผ่รังสีของระบบภูมิอากาศการบังคับของมนุษย์ที่สำคัญ คือการปล่อย CO 2 ความเข้มข้นของ CO 2ในบรรยากาศเพิ่มขึ้นจาก 280 ppm เป็น 380 ppm นับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรม และเนื่องจาก CO 2 อยู่ในชั้นบรรยากาศ
เป็นเวลานานมาก (ประมาณหนึ่งศตวรรษ) CO 2 จึงมีผลระยะยาวต่อสภาพอากาศของเรา ในขณะที่แบบจำลองก่อนหน้านี้สามารถบอกเราได้ว่าในที่สุด “สมดุล” จะร้อนขึ้นเนื่องจากความเข้มข้นของ CO 2 เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า แต่ก็ไม่สามารถทำนายได้อย่างแม่นยำว่าอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงตามเวลาอย่างไร
