ผู้หญิงระดับแนวหน้าของการวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมของไอบีเอ็ม

ผู้หญิงระดับแนวหน้าของการวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมของไอบีเอ็ม

เครดิตฟรี

นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ได้ศึกษาและจำลองการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคย่อยมาเป็นเวลากว่าศตวรรษ ในช่วงทศวรรษ 1970 นักวิจัยเริ่มสำรวจว่าการศึกษาฟิสิกส์ควอนตัมนั้นเชื่อมโยงกับเทคโนโลยีสารสนเทศได้อย่างไร ซึ่งพวกเขาได้ตั้งทฤษฎีไว้ว่า วันหนึ่งอาจเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของการคำนวณควอนตัม

สล็อต

วันนี้ ทีมวิจัยของ IBM ทั่วโลก ตั้งแต่นิวยอร์กและแคลิฟอร์เนีย ไปจนถึงสวิตเซอร์แลนด์และญี่ปุ่น ต่างก็ทำงานกันอย่างหนักเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีนี้ ซึ่งจะขยายขอบเขตเกินกว่าพลังของคอมพิวเตอร์ดิจิทัลที่เราใช้อยู่ในปัจจุบัน และนำเสนอศักยภาพในการแก้ไขปัญหาที่แก้ไขไม่ได้ก่อนหน้านี้
ทีมงาน IBM Quantum มีกลุ่มสตรีที่เติบโตขึ้นเรื่อยๆ พวกเขามีส่วนร่วมในทุกส่วนของการวิจัย จุดสนใจบางส่วนของพวกเขา: การผลิต qubits หน่วยพื้นฐานของข้อมูลควอนตัม การสร้างสถาปัตยกรรมตัวนำยิ่งยวดสำหรับการทดลองภาคสนาม ศึกษารูปแบบของ qubits เพื่อตรวจหาข้อผิดพลาด และการออกแบบระบบรักษาเสถียรภาพทำให้พวกเขาอยู่ในการตรวจสอบ ในเวลาเดียวกัน นักวิจัยคนอื่นๆ กำลังสำรวจความสามารถที่น่าตกใจและใช้กรณีของการคำนวณควอนตัมในสาขาต่างๆ เช่น การแพทย์และวัสดุศาสตร์ ซึ่งอุปกรณ์ควอนตัมสามารถจำลองโมเลกุลได้
เพื่อเป็นการเฉลิมฉลองเดือนประวัติศาสตร์สตรีและวันสตรีสากล เราได้พูดคุยกับผู้หญิงสี่คนที่มีบทบาทสำคัญในการปฏิวัติคอมพิวเตอร์ควอนตัม
ควอนตัมที่กราวด์ซีโร่
วันหนึ่งในต้นปี 2550 แมรี่ เบธ ร็อธเวลล์ได้รับโทรศัพท์เชิญให้เธอดำดิ่งสู่สิ่งใหม่ทั้งหมด เธอทำงานที่ IBM มาเกือบ 20 ปีแล้ว และมีประสบการณ์ในการสร้างคอมพิวเตอร์เกือบทุกส่วน ด้วยการพิมพ์หินแบบอีบีม ทีมงานของเธอจึงสร้างลวดลายวงจรรวม จากนั้นเธอก็เปลี่ยนไปใช้จอแบน จากนั้นไปที่ส่วนหลังหรือ “บรรจุภัณฑ์” ของอุปกรณ์
ตอนนี้ Roger Koch หนึ่งในผู้บุกเบิกควอนตัมของ IBM กำลังรวบรวมกลุ่มเล็กๆ เพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเครื่องแรก เขาต้องการให้รอธเวลล์อยู่ในทีม เธอรู้วิธีสร้างสิ่งต่างๆ “พวกเขาต้องการความช่วยเหลือในการเคลื่อนย้ายการผลิตอุปกรณ์ขนาดเล็กไปยังสายการผลิตหลักในยอร์กทาวน์” เธอกล่าว
ควอนตัมเติบโตขึ้นจากทีมเล็กๆ ไปสู่ความพยายามครั้งสำคัญที่ IBM และ Rothwell ก็เป็นหนึ่งในผู้นำของบริษัท โดยทำหน้าที่เป็นวิศวกรอาวุโสและผู้จัดการฝ่ายผลิตควอนตัมที่ Thomas J. Watson Research Center ในยอร์กทาวน์ไฮทส์ นิวยอร์ก ทีมงานของเธอผลิตควอนตัมบิตหรือ qubits ซึ่งเป็นหน่วยย่อยของอะตอมพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ประมวลผลข้อมูล qubits ของ IBM ทำจากองค์ประกอบวงจรตัวนำยิ่งยวด เช่น ทางแยกอะลูมิเนียม Josephson และตัวเก็บประจุไนโอเบียม การทำงานกับห้องปฏิบัติการวิจัยวัสดุของ IBM Research เธอและเพื่อนร่วมงานมีหน้าที่รับผิดชอบอุปกรณ์ทุกชิ้นที่ได้รับการวัด ทดสอบ และปรับใช้
“นี่เป็นความพยายามของทีมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ฉันเคยทำมา และเป็นสิ่งที่น่ายินดีที่สุด” เธอกล่าว “มันทำให้ฉันพอใจมากที่ได้ช่วยเหลือผู้คนในทีมของฉัน ทั้งวิศวกรและนักฟิสิกส์ให้เติบโตขึ้น”
ตำแหน่งผู้บริหารของ Rothwell นั้นคุ้มค่ามาก เธอกล่าว เพราะเธอเป็นชนกลุ่มน้อยสองกลุ่มที่ IBM Research เธอเป็นผู้หญิง และเธอเป็นผู้จัดการที่ไม่มีปริญญาดุษฎีบัณฑิต ตามเนื้อผ้า เธอกล่าวว่าตำแหน่งการจัดการการวิจัยในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีได้ไปที่ปริญญาเอก และผู้นำส่วนใหญ่ซึ่งสะท้อนถึงอุตสาหกรรมโดยรวมนั้นเป็นผู้ชาย Rothwell มองว่าตำแหน่งของเธอเป็นการยอมรับว่าบริษัทให้ความสำคัญกับประสบการณ์ ความรู้ และทักษะด้านบุคลากรของเธอ
Qubit Visionary
ในขณะที่ทีมของ Rothwell ผลิต qubits ทางกายภาพ Hanhee Paik นักวิจัยของ IBM ได้ใช้เวลามากกว่าหนึ่งทศวรรษในการปรับปรุงคุณภาพของอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ การวิจัยของเธอมุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจและปรับปรุงกลไกการเชื่อมโยงกันของตัวนำยิ่งยวด qubits และการพัฒนาสถาปัตยกรรม multi-qubit ที่มีตัวนำยิ่งยวดแบบใหม่
Paik เติบโตในเกาหลีใต้และเข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยยอนเซในกรุงโซล ซึ่งเธอสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีและปริญญาโทสาขาฟิสิกส์ สำหรับปริญญาเอกของเธอ วิทยานิพนธ์ที่มหาวิทยาลัยแมริแลนด์ในปี 2009 Paik ได้คิดค้นการออกแบบใหม่และกระบวนการที่ยอดเยี่ยมซึ่งปรับปรุงความเชื่อมโยงกันของเฟส qubits ของตัวนำยิ่งยวด “ฉันต้องคิดหาวิธีออกแบบและสร้าง qubit ในบ้าน เพราะในตอนนั้น เราไม่สามารถเข้าถึงโรงหล่อที่เราใช้กันทั่วไปได้ กระแทกแดกดันการออกแบบที่เรียบง่ายที่สุดทำให้เกิดความเชื่อมโยงที่ดีที่สุด” Paik นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงทดลองที่ IBM Research กล่าว “ฮาร์ดแวร์และการวัดเป็นความเชี่ยวชาญของฉันตั้งแต่นั้นมา”
ในฐานะนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยเยลในปี 2552 Paik ยังคงศึกษากลไกการเชื่อมโยงกันเหล่านี้ เธอเป็นผู้บุกเบิกการออกแบบที่ก้าวล้ำของ 3D transmon qubit โดยเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ทำงานเกี่ยวกับ qubits ตัวนำยิ่งยวด ส่งผลให้เกิดความเชื่อมโยงกันถึงสองเท่าของขนาดที่ยาวกว่าที่เคยเป็นมา เวลาที่เชื่อมโยงกัน—จำนวนเวลาที่ qubits สามารถทำการคำนวณได้—ถูกวัดในสองสามไมโครวินาทีก่อนงานของ Paik ซึ่งสร้าง qubits ที่สามารถเก็บ superposition ไว้ได้หลายสิบไมโครวินาที
ความสำเร็จของ Paik กับทรานสมอน 3 มิติทำให้เธอได้รับความสนใจอย่างมาก ซึ่งเธอบอกว่ามีผลเสียต่อการค้นคว้าของเธอ “งานวิจัยชิ้นนั้นเป็นสิ่งที่ฉันไม่เคยคาดคิดมาก่อนว่าจะประสบความสำเร็จในอาชีพการงานของฉันเร็วขนาดนี้ และชั่วขณะหนึ่งฉันก็รู้สึกว่าถูกบดบังด้วยการค้นพบครั้งใหญ่เช่นนี้”

สล็อตออนไลน์

Paik เข้าร่วม IBM Research ในปี 2014 และพบเป้าหมายใหม่เพื่อให้อาชีพการงานของเธอก้าวไปข้างหน้า เช่น การทำความเข้าใจฟิสิกส์ของระบบ multi-qubit เธอมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ IBM Quantum Experience ขนาด 16 บิตของบริษัท และเวลาที่เชื่อมโยงกันของระบบ 20 บิตในเชิงพาณิชย์ของไอบีเอ็มก็ได้รับประโยชน์จากงานของ Paik เช่นกัน โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 100 ไมโครวินาทีที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรม
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเป็นจุดสูงสำหรับนักวิจัยสตรีในการคำนวณควอนตัม “ในช่วง 10 ปีแรกของอาชีพการงาน ฉันเป็นผู้หญิงคนเดียวในหลาย ๆ ที่ที่ฉันทำงาน” Paik กล่าว “เมื่อฉันเข้าร่วม IBM, Mary Beth Rothwell และ Sarah Sheldon เป็นเพื่อนร่วมงานหญิงสองคนแรกของฉัน—ตลอดกาล แต่มีนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรผู้หญิงเข้าร่วมการวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมมากขึ้น และทีม IBM Quantum เป็นหนึ่งในกลุ่มที่มีความหลากหลายมากที่สุดในอุตสาหกรรม”
Paik ตั้งข้อสังเกตว่ายังมีงานอีกมากที่ต้องทำเพื่อนำผู้หญิงเข้าสู่วงการคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการวิจัยโดยทั่วไป “เราต้องสนับสนุนให้เด็กผู้หญิงสนใจวิทยาศาสตร์ตั้งแต่อายุยังน้อย” เธอกล่าว “ในที่ทำงาน จำเป็นต้องมีการผลักดันองค์กรจากบนลงล่างเพื่อให้แน่ใจว่าผู้หญิงจำนวนมากขึ้นจะได้รับโอกาสในการแสดงความสามารถของพวกเขา ได้รับเชิญให้พูดเกี่ยวกับงานวิจัยของพวกเขาในการประชุม และได้รับการยอมรับในความสำเร็จของพวกเขา”
การดีบักควอนตัม
ในขณะที่ Paik เพิ่มประสิทธิภาพ qubits เพื่อนร่วมงานของเธอ Maika Takita มุ่งเน้นไปที่การลดข้อผิดพลาด
Takita เชี่ยวชาญด้านการควบคุม การกำหนดลักษณะเฉพาะ และการเปรียบเทียบของระบบควอนตัมแบบหลายควอนตัม และทำงานเพื่อนำรหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาดไปใช้บนตาข่าย
Takita กล่าวว่าการคำนวณทุกประเภทมักเกิดข้อผิดพลาด แต่การตรวจจับข้อผิดพลาดและความผิดปกติในพฤติกรรมที่เอาแน่เอานอนไม่ได้ของ qubits เป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่กว่าในขอบเขตที่ง่ายกว่าของหนึ่งและศูนย์ หลังจากที่ทุก qubits สามารถสมมติสองสถานะที่แตกต่างกันในเวลาเดียวกัน และแม้ในสภาวะที่เหมาะสมที่เกือบเป็นศูนย์สัมบูรณ์ พวกมันก็หายไปในเสี้ยววินาที พลังงานของพวกมันก็ระบายออกสู่สิ่งแวดล้อม ความซับซ้อนนี้ทำให้เกิดศักยภาพมหาศาลของการคำนวณด้วยควอนตัม แต่ยังทำให้งานของทาคิตะมีความท้าทายมากขึ้นอย่างไม่สิ้นสุด
ในฐานะผู้ทดลอง Takita ศึกษาและลงทะเบียนพฤติกรรมควอนตัม “ฉันอยู่ในห้องแล็บ ทำให้อุปกรณ์เย็นลงและวัด qubits” เธอกล่าว คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังที่สุดจะใช้การแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมระหว่างการคำนวณ Takita กล่าว “ในขณะที่เรายังคงต้องทำงานเพื่อลดอัตราข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับ qubits จริง เราอยู่ในขั้นตอนที่เรามีระบบที่ใหญ่เพียงพอเพื่อให้เราสามารถเริ่มตรวจสอบว่าโค้ดแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาดทำงานอย่างไรในการทดลอง”
ทาคิตะเกิดที่โตเกียว และไปโรงเรียนประจำในสหรัฐอเมริกา และต่อมาได้ศึกษาที่วิทยาลัยบาร์นาร์ดในนิวยอร์ก เอกฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ เธอไปพรินซ์ตันเพื่อรับปริญญาเอก ในสาขาวิศวกรรมไฟฟ้า และได้รับ postdoc เมื่อห้าปีก่อนที่ IBM
ในช่วงปีแรกๆ ที่ IBM เธอบอกว่า เธอสนุกกับการปีนผากับเพื่อนร่วมงานของ IBM จากนั้นเธอกับสามีก็มีลูกชายด้วยกัน ตอนนี้ลูกชายของพวกเขาอายุได้ 2 ขวบแล้ว เธอหวังว่าจะกลับไปปีนเขาอีกครั้ง เช่นเดียวกับการคำนวณควอนตัม มันเกี่ยวข้องกับการวางซ้อนและพัวพัน—แต่ในอุณหภูมิที่สะดวกสบายกว่ามาก

jumboslot

ตัวเร่งปฏิกิริยาคอมพิวเตอร์ควอนตัม
วิชาเคมีและคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน ตั้งแต่ปลายปี 2018 เธอได้นำทีมนักวิจัยศึกษาวิธีการใช้ควอนตัมกับเคมีของการจำลองโมเลกุลและปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุล ในปี 2019 เธอเริ่มบทบาทใหม่โดยนำทีมที่กว้างขวางและหลากหลายซึ่งทำงานเกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัม ซอฟต์แวร์ และแอปพลิเคชัน “ไม่มีบทบาทนี้ เนื่องจากเทคโนโลยีไม่สามารถเข้าถึงได้” การ์เซียกล่าวถึงตำแหน่งของเธอในฐานะผู้จัดการอาวุโสของ Quantum Applications, Algorithms and Theory “เรากำลังสร้างเส้นทางใหม่ในแง่ของการหาว่าทฤษฎีต้องการอะไรเพื่อให้ได้คุณค่าที่แท้จริงจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ไอบีเอ็มกำลังสร้างขึ้น”
Garcia เข้าร่วมห้องทดลอง Almaden ของ IBM Research ในปี 2555 ในตำแหน่งนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตที่มีความสนใจเป็นพิเศษในการศึกษาว่าจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีในการย่อยสลายขวดพลาสติกเพื่อรีไซเคิลได้อย่างไร ในขณะที่เธอทำงานร่วมกับJames Hedrickผู้เชี่ยวชาญด้านพอลิเมอร์ของ IBM เกี่ยวกับวัสดุประสิทธิภาพสูงและรีไซเคิลได้ ในฐานะลูกสาวของพ่อศาสตราจารย์คณิตศาสตร์และแม่ทนายความด้านการบริหารความเสี่ยง ความสนใจของการ์เซียในด้านวิทยาศาสตร์และสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้นจากการเลี้ยงดูของเธอ เช่น แม่ของเธอรดน้ำสวนโดยใช้น้ำฝนที่เธอสะสมในถัง
การ์เซียศึกษาชีวเคมีในระดับปริญญาตรีที่มหาวิทยาลัยซีแอตเทิล และได้รับปริญญาเอก ในวิชาเคมีจากวิทยาลัยบอสตัน นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เธอก็ได้เขียนบทความทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อนเกือบ 40 ฉบับ ได้รับสิทธิบัตร 94 ฉบับ และได้รับตำแหน่ง IBM Master Inventor พร้อมด้วยเกียรติและเกียรติคุณจากอุตสาหกรรมมากมาย
ความสนใจในขั้นต้นของการ์เซียในการคำนวณควอนตัมเกิดขึ้นจากการพบกันโดยบังเอิญในปี 2560 กับAbhinav Kandalaนักวิจัยควอนตัมที่ยอร์กทาวน์ ในขณะนั้น เธอกำลังศึกษาเส้นทางปฏิกิริยาเคมีสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศ ระหว่างการประชุม เธอได้พูดคุยกับกันดาลาในเซสชั่นโปสเตอร์ในห้องปฏิบัติการ ซึ่งครอบคลุมคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ในการคำนวณโปรไฟล์การแยกตัวของโมเลกุลต่างๆ การคำนวณดังกล่าวไม่เคยแสดงให้เห็นในคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริง “ฉันรู้แล้วว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจเป็นเครื่องมือใหม่สำหรับการคำนวณที่ซับซ้อนในรูปแบบที่นักวิจัยไม่สามารถทำได้ในปัจจุบัน” เธอกล่าว
ตอนนี้เธอหวังว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำหน้าที่เป็นตัวเร่งให้เกิดการค้นพบใหม่ๆ ในวิชาเคมี การ์เซียยังหวังด้วยว่าเธอสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่คล้ายกันสำหรับหญิงสาวที่สนใจในงานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี “ฉันจำได้ว่าอยู่ในโรงเรียนระดับบัณฑิตศึกษาและพยายามหาแบบอย่างในสาขาที่ฉันสนใจ มีไม่มากนัก” การ์เซียเล่า “ยิ่งผู้หญิงสามารถมีบทบาทเป็นผู้นำในด้านเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ได้มากเท่าไร ก็ยิ่งดีเพราะช่วยให้หญิงสาวมองไปข้างหน้าและเห็นคนที่พวกเขาสามารถเลียนแบบได้”
ร่วมกับนักวิจัยจาก Harvard Medical School, Mt. คณะแพทยศาสตร์ซีนาย มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด และสถาบันวิจัยและการศึกษานอร์เทิร์นแคลิฟอร์เนีย ฝ่ายวิจัยของไอบีเอ็มกำลังดำเนินโครงการวิจัยใหม่ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการริเริ่มการวิจัยมูลค่ากว่า 99 ล้านเหรียญสหรัฐ ระยะเวลา 5 ปีที่ครอบคลุมองค์กรภาครัฐและเอกชนและสถาบันวิจัยหลายแห่ง งานนี้จะใช้ AI และข้อมูลขนาดใหญ่เพื่อช่วยระบุบุคคลที่มีความเสี่ยงสูงที่จะเป็นโรคจิตเภท ซึ่งเป็นโรคทางจิตร้ายแรงที่ส่งผลกระทบต่อ บุคคลคิด รู้สึก และประพฤติอย่างไร โรคจิตเภทมักมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงความคิด ความรู้สึก และพฤติกรรมของบุคคล ซึ่งอาจรวมถึงการสูญเสียการติดต่อกับความเป็นจริงที่เรียกว่าโรคจิต ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับวิธีการตรวจพบโรคนี้ก่อนเกิดโรคจิตสามารถช่วยในการเลื่อนหรือป้องกันการเปลี่ยนแปลงไปสู่โรคจิตรวมทั้งอาจปรับปรุงผลลัพธ์ (1)
[NPC5]โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของ Accelerating Medicines Partnership (AMP) ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) บริษัทยา บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ และองค์กรไม่แสวงหาผลกำไร ในท้ายที่สุด โครงการที่เปิดตัวโดย AMP มีเป้าหมายเพื่อเพิ่มจำนวนการวินิจฉัยและการรักษาใหม่ๆ สำหรับผู้ป่วย ตลอดจนลดเวลาและต้นทุนในการพัฒนา