Original Title: Quantum Computing and Its Application
Source: www.researchgate.net
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការគណនាកង់ទិច និងការអនុវត្តរបស់វា

ចំណងជើងដើម៖ Quantum Computing and Its Application

អ្នកនិពន្ធ៖ Amirul Asyraf Zhahir, Siti Munirah Mohd, Mohd Ilias M Shuhud, Bahari Idrus, Hishamuddin Zainuddin, Nurhidaya Mohamad Jan, Mohamed Ridza Wahiddin

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2020, Asian Scholars Network International Conference

វិស័យសិក្សា៖ Computer Science

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះពិភាក្សាអំពីគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃការគណនាកង់ទិច (Quantum computing) ជាពិសេសបាតុភូត entanglement និង superposition ព្រមទាំងស្វែងយល់ពីគុណសម្បត្តិដ៏លេចធ្លោរបស់វាធៀបនឹងកុំព្យូទ័របុរាណក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែងក្នុងវិស័យផ្សេងៗ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះធ្វើការពិនិត្យឡើងវិញនូវអក្សរសិល្ប៍ដោយប្រើការវិភាគឯកសារបែបកាត់កង (Deductive method) លើប្រភពដែលបានចងក្រងពីឆ្នាំ ១៩៣៥ ដល់ ២០២១ ដើម្បីសំយោគព័ត៌មានស្តីពីបច្ចេកវិទ្យាកង់ទិច។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Classical Computing & Cryptography
ការគណនា និងការគ្រីបតាមបែបបុរាណ
មានអត្រាកំហុសទាប អាចដំណើរការនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ និងមានតម្លៃថោកសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ទូទៅ។ វាក៏មិនសូវងាយរងឥទ្ធិពលពីរំខាន (Noise) នៃបរិស្ថានខាងក្រៅឡើយ។ ពឹងផ្អែកលើការគណនាគណិតវិទ្យាដែលនឹងអាចត្រូវបំបែកបានដោយកុំព្យូទ័រកង់ទិច។ ម្យ៉ាងវិញទៀត វាមានល្បឿនយឺតខ្លាំងសម្រាប់បញ្ហាស្មុគស្មាញដែលមានអថេរច្រើន។ នៅតែត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតនាពេលបច្ចុប្បន្ន ប៉ុន្តែងាយរងគ្រោះដោយការវាយប្រហារបំបែកកូដនាពេលអនាគត។
Quantum Computing & Cryptography
ការគណនា និងការគ្រីបតាមបែបកង់ទិច
មានល្បឿនដំណើរការលឿនខ្លាំងដោយប្រើប្រាស់បាតុភូត Superposition និងធានាសុវត្ថិភាពទិន្នន័យដាច់ខាតដោយពិធីការ QKD ដែលការលួចស្តាប់ណាមួយនឹងត្រូវរកឃើញភ្លាមៗ។ មានអត្រាកំហុសខ្ពស់ តម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាពត្រជាក់ខ្លាំងបំផុត និងងាយរងឥទ្ធិពលពីរំខាននៃសញ្ញាខាងក្រៅ។ ផ្តល់នូវល្បឿននៃការគណនាដែលកុំព្យូទ័របុរាណមិនអាចប្រៀបផ្ទឹមបាន និងធានាសុវត្ថិភាពទិន្នន័យកម្រិតខ្ពស់ ទោះបីជាបច្ចុប្បន្នស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលអភិវឌ្ឍន៍ក៏ដោយ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការបង្កើតកុំព្យូទ័រកង់ទិចផ្ទាល់ទាមទារហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធរូបវន្ត និងហិរញ្ញវត្ថុដ៏ធំសម្បើម ប៉ុន្តែការសាកល្បងនិងការចូលប្រើប្រាស់ត្រូវបានសម្រួលយ៉ាងងាយស្រួលតាមរយៈប្រព័ន្ធក្លោដ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ឯកសារនេះគឺជាការរំលឹកអក្សរសិល្ប៍ (Literature Review) ដែលប្រមូលផ្តុំទិន្នន័យស្រាវជ្រាវពីទិនានុប្បវត្តិអន្តរជាតិធំៗ (Scopus, Nature) ចន្លោះឆ្នាំ ១៩៣៥ ដល់ ២០២១។ ការស្រាវជ្រាវនិងការអភិវឌ្ឍផ្នែករឹងកង់ទិចភាគច្រើនប្រមូលផ្តុំនៅប្រទេសលោកខាងលិច និងដោយក្រុមហ៊ុនបច្ចេកវិទ្យាធំៗ (IBM, Google) ដោយមិនមានទិន្នន័យជាក់លាក់ពីបរិបទក្នុងតំបន់អាស៊ីអាគ្នេយ៍ឡើយ។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា នេះមានន័យថាយើងត្រូវពឹងផ្អែកទាំងស្រុងលើការចូលប្រើប្រាស់សេវាកម្ម Cloud-based ពីបរទេសដើម្បីធ្វើការស្រាវជ្រាវ ឬសាកល្បងបច្ចេកវិទ្យានេះ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះបីជាកម្ពុជាមិនទាន់មានលទ្ធភាពបង្កើតហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធកង់ទិចដោយខ្លួនឯងក៏ដោយ សេវាកម្មក្លោដកង់ទិច (Cloud Quantum Computing) គឺជាច្រកចូលដ៏ល្អ និងជាក់ស្តែងបំផុតសម្រាប់អ្នកស្រាវជ្រាវក្នុងស្រុក។

ការចាប់ផ្តើមរៀបចំធនធានមនុស្សនិងការស្រាវជ្រាវតាមរយៈវេទិកាក្លោដនៅថ្ងៃនេះ នឹងជួយកម្ពុជាឱ្យមានភាពត្រៀមខ្លួនជាស្រេចនៅពេលដែលកុំព្យូទ័រកង់ទិចមានលទ្ធភាពប្រើប្រាស់ជាទូទៅក្នុងសេដ្ឋកិច្ចសកលនាពេលអនាគត។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃកង់ទិច និងការសរសេរកូដ: ចាប់ផ្តើមសិក្សាពីទ្រឹស្តី Qubit, Superposition និង Entanglement បន្ទាប់មកអនុវត្តការសរសេរកូដជាមូលដ្ឋានដោយប្រើប្រាស់ Qiskit របស់ IBM ឬរៀនពីមេរៀន Microsoft Quantum Katas
  2. សាកល្បងអនុវត្តផ្ទាល់លើប្រព័ន្ធ Cloud Quantum: បង្កើតគណនី និងសាកល្បងដំណើរការក្បួនដោះស្រាយសាមញ្ញៗនៅលើវេទិកាឥតគិតថ្លៃដូចជា IBM Q Experience ឬមើលការក្លែងធ្វើ 3D នៅលើ Google Quantum Playground
  3. ក្លែងធ្វើពិធីការសុវត្ថិភាពទិន្នន័យ (Quantum Cryptography): សិក្សាពីការគ្រីបកង់ទិចតាមរយៈការក្លែងធ្វើ (Simulate) ពិធីការ BB84 Protocol ដើម្បីយល់ពីរបៀបដែលប្រព័ន្ធកង់ទិចចែកចាយសោរសម្ងាត់ និងការរកឃើញវត្តមានអ្នកលួចស្តាប់ (Eavesdropper)។
  4. តាមដានការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យា និងចូលរួមសហគមន៍: ចូលរួមក្នុងសហគមន៍ស្រាវជ្រាវអន្តរជាតិ និងតាមដានព័ត៌មានផ្នែករឹងថ្មីៗ (ដូចជាភាពជោគជ័យនៃបន្ទះឈីប Eagle 127-qubits) ឬចូលរួមក្នុងការប្រកួត Quantum Hackathons ជាដើម។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Quantum entanglement ជាបាតុភូតកង់ទិចដែលភាគល្អិតពីរ ឬច្រើនមានទំនាក់ទំនងគ្នាយ៉ាងស្អិតរមួត បើទោះជាស្ថិតនៅឆ្ងាយពីគ្នាក៏ដោយ ស្ថានភាពរបស់ភាគល្អិតមួយនឹងផ្តល់ព័ត៌មានពីស្ថានភាពរបស់ភាគល្អិតមួយទៀតភ្លាមៗ។ ដូចជាកាក់វេទមន្តពីរដែលនៅឆ្ងាយពីគ្នា បើអ្នកបើកកាក់ទីមួយឃើញ "ក្បាល" កាក់ទីពីរក៏នឹងចេញ "ក្បាល" ដែរដោយស្វ័យប្រវត្តិ។
Superposition សមត្ថភាពនៃប្រព័ន្ធកង់ទិចដែលអាចស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពច្រើនក្នុងពេលតែមួយ (ឧទាហរណ៍ ទាំង 0 និង 1 ព្រមគ្នា) រហូតទាល់តែវាត្រូវបានគេធ្វើការវាស់វែង ឬសង្កេតមើល។ ដូចជាកាក់ដែលកំពុងវិល វាជាក្បាលផង និងកន្ទុយផងក្នុងពេលតែមួយ រហូតដល់វាធ្លាក់មកលើដីទើបយើងដឹងច្បាស់ថាវាជាអ្វី។
Qubit ឯកតាមូលដ្ឋាននៃការរក្សាទុកព័ត៌មានក្នុងកុំព្យូទ័រកង់ទិច។ ដែលខុសពីប៊ីតបុរាណ (មានតម្លៃត្រឹម 0 ឬ 1) គីប៊ីតអាចតំណាងឱ្យ 0, 1 ឬទាំងពីរក្នុងពេលតែមួយតាមរយៈបាតុភូត superposition ។ បើប៊ីតបុរាណជាកុងតាក់ភ្លើង (បើក ឬ បិទ) គីប៊ីតប្រៀបដូចជាកុងតាក់ភ្លើងដែលអាចសារ៉េពន្លឺ (Dimmer switch) ដែលមានគ្រប់កម្រិតពន្លឺទាំងអស់ក្នុងពេលតែមួយ។
Quantum key distribution (QKD) វិធីសាស្ត្រចែកចាយសោរសម្ងាត់ដោយប្រើគោលការណ៍រូបវិទ្យាកង់ទិច (ដូចជាការបញ្ជូនភាគល្អិតហ្វូតុង) ដែលធានាថាការប៉ុនប៉ងលួចស្តាប់ណាមួយនឹងត្រូវរកឃើញភ្លាមៗ ដោយសារវាធ្វើឱ្យខូចស្ថានភាពកង់ទិច។ ដូចជាការផ្ញើសំបុត្រសម្ងាត់នៅក្នុងប្រអប់កញ្ចក់ស្តើងមួយ បើមានអ្នកលួចបើកមើល កញ្ចក់នឹងបែក ហើយអ្នកទទួលនឹងដឹងភ្លាមថាមានគេលួចមើល។
No cloning theorem ទ្រឹស្តីបទក្នុងរូបវិទ្យាកង់ទិចដែលបញ្ជាក់ថា គេមិនអាចថតចម្លងស្ថានភាពកង់ទិច (Quantum state) មួយដែលគេមិនស្គាល់អត្តសញ្ញាណឱ្យដូចដើមបេះបិទបានទេ ដែលលក្ខណៈនេះផ្តល់នូវសុវត្ថិភាពដាច់ខាតសម្រាប់ការប្រាស្រ័យទាក់ទង។ ដូចជាស្នាដៃគំនូរដើមមួយដែលមិនអាចយកទៅថតចម្លង (Copy) ឱ្យដូច ១០០% បានទេ រាល់ការចម្លងនឹងធ្វើឱ្យគំនូរនោះប្រែប្រួល ឬខូចទម្រង់ដើមមិនខាន។
BB84 protocol ពិធីការចែកចាយសោរកង់ទិច (QKD) ទូទៅបំផុត ដែលផ្ញើទិន្នន័យជាទម្រង់នៃភាគល្អិតពន្លឺ (Photons) តាមរយៈការតម្រង់ទិសប្លែងប៉ូល (Polarization) ដោយចៃដន្យ ដើម្បីការពារការលួចអានទិន្នន័យពីជនខិលខូច (Eavesdropper)។ ដូចជាការបញ្ជូនពាក្យសម្ងាត់តាមរយៈកញ្ចក់ពណ៌ផ្សេងៗគ្នា ដែលមានតែអ្នកដែលជ្រើសរើសយកកញ្ចក់ពណ៌ត្រូវគ្នានឹងអ្នកផ្ញើទើបអាចអានពាក្យសម្ងាត់នោះបានត្រឹមត្រូវ។
Pure state and mixed state Pure state (ស្ថានភាពសុទ្ធ) ជាស្ថានភាពកង់ទិចដែលអាចពិពណ៌នាបានយ៉ាងច្បាស់លាស់ដោយប្រើអនុគមន៍រលក (Wave function) ចំណែក Mixed state (ស្ថានភាពចម្រុះ) ជាការលាយបញ្ចូលគ្នានៃស្ថានភាពផ្សេងៗដែលពិពណ៌នាដោយម៉ាទ្រីសដង់ស៊ីតេ (Density matrix)។ Pure state ដូចជាទឹកបរិសុទ្ធដែលមានតែម៉ូលេគុល H2O សុទ្ធ ចំណែក Mixed state ដូចជាទឹកផ្លែឈើដែលលាយបញ្ចូលគ្នានូវសារធាតុច្រើនមុខចូលគ្នាដោយមិនច្បាស់លាស់។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖