IBM เชื่อมโมดูลทำความเย็นยิ่งยวดชุดแรกสำเร็จ เข้าใกล้ระบบประมวลผลควอนตัมทนความผิดพลาดอีกก้าว

IBM ประกาศว่าบริษัทได้ก้าวไปข้างหน้าอย่างมหาศาลสู่เป้าหมายในการส่งมอบคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาดเครื่องแรกของโลกภายในปี 2029 หลังจากประสบความสำเร็จในการเชื่อมต่อและลดอุณหภูมิของโมดูลคู่แรกที่ใช้สถาปัตยกรรมทำความเย็นยิ่งยวดแบบใหม่ที่สามารถขยายขนาดได้สูง

ระบบใหม่นี้ทำให้สามารถเชื่อมต่อโปรเซสเซอร์ควอนตัมหลายร้อยตัวเข้าด้วยกันเป็นคลัสเตอร์ขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นการปูทางไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่สามารถสร้างความเปลี่ยนแปลงได้อย่างแท้จริง

IBM กล่าวว่าความสำเร็จนี้เป็นหมุดหมายสำคัญบนแผนงานสู่การส่งมอบ IBM Quantum Starling ซึ่งเป็นระบบประมวลผลควอนตัมใหม่ที่กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาและมีกำหนดการเปิดตัวในอีกสามปีข้างหน้า โดยคาดการณ์ว่า Starling จะสามารถคำนวณได้มากกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันถึงประมาณ 20,000 เท่า ทำให้มีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะบรรลุเป้าหมายสูงสุดที่เรียกว่า “quantum advantage” ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่เครื่องจักรเหล่านี้จะสามารถแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนในโลกแห่งความเป็นจริงที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกในปัจจุบันไม่สามารถทำได้

คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับพลังการประมวลผลอันเหลือเชื่อจากสิ่งที่เรียกว่า “qubit” ซึ่งเป็นเวอร์ชันควอนตัมของบิตแบบดั้งเดิมที่พบในคอมพิวเตอร์คลาสสิก โดยในคอมพิวเตอร์คลาสสิกนั้นบิตสามารถแสดงค่าเป็น 1 หรือ 0 เท่านั้น ในขณะที่ qubit สามารถเป็น 1 หรือ 0 หรือเป็นทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกันได้ ทั้งนี้เพราะพวกมันใช้ประโยชน์จากหลักการในกลศาสตร์ควอนตัมที่เรียกว่า “superposition” ซึ่งช่วยให้สามารถประมวลผลข้อมูลหลายมิติจำนวนมหาศาลด้วยความเร็วที่สูงอย่างไม่น่าเชื่อ

ปัญหาคือยังไม่มีใครสามารถสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริง หรืออย่างน้อยที่สุดก็ยังไม่มีขนาดใหญ่พอที่จะสร้างความแตกต่างได้ นั่นเป็นเพราะ qubit เหล่านี้มีความเปราะบางอย่างยิ่ง พวกมันอ่อนไหวต่อ “สัญญาณรบกวน” แทบทุกรูปแบบ รวมถึงสิ่งต่าง ๆ ที่ละเอียดอ่อน เช่น การลดลงของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อย, สัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า, การสั่นสะเทือนที่เกิดจากคนเดินผ่านห้อง หรือแม้แต่ความผันผวนของสนามแม่เหล็กโลก เมื่อพวกมันถูกรบกวนจากสัญญาณเหล่านี้ qubit จะสูญเสียสถานะควอนตัมไปทันที ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า decoherence และข้อมูลจำนวนมากที่จัดเก็บไว้ก็จะสูญหายไป ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณควอนตัม

IBM กำลังพยายามแก้ไขความท้าทายนี้ด้วย “logical qubit” ดังนั้นแทนที่จะใช้ qubit ตัวเดียวที่เกิดข้อผิดพลาดได้ง่าย วิศวกรจึงนำ physical qubit หลายตัวมารวมกลุ่มกันพร้อมกับรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดขั้นสูง ซึ่งช่วยให้พวกมันทำงานร่วมกันเสมือนเป็น qubit ที่เชื่อถือได้เพียงตัวเดียว นี่เป็นรูปแบบของความซ้ำซ้อนที่รับประกันว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมยังคงสามารถประมวลผลการคำนวณได้อย่างถูกต้อง แม้ว่า qubit บางตัวจะล้มเหลวก็ตาม

แต่โซลูชันนี้ก็สร้างปัญหาใหม่ขึ้นมา เพราะในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถบรรลุ quantum advantage ได้นั้น IBM จำเป็นต้องมี qubit หลายพันตัวทำงานประสานกัน เพื่อปกป้อง qubit เหล่านี้ พวกมันจะต้องถูกจัดเก็บไว้ในพื้นที่ที่ใช้ร่วมกันและทำความเย็นให้มีอุณหภูมิต่ำสุดขีดใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์

นั่นคือเหตุผลที่โมดูลทำความเย็นยิ่งยวดใหม่ของ IBM เป็นส่วนประกอบที่สำคัญอย่างยิ่ง โดยพวกมันจะถูกทำให้เย็นลงจนต่ำกว่า 15 มิลลิเคลวิน ซึ่งเย็นกว่าอวกาศห้วงลึกถึงกว่า 180 เท่า ทั้งยังมีขนาดใหญ่มาก โดยโมดูลคู่แรกที่โรงงานของ IBM ในเมืองพัฟคีปซี รัฐนิวยอร์ก มีความสูงแปดฟุตและกว้างแปดฟุต

โมดูลใหม่นี้ไม่ได้มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกเหมือนตู้แช่เย็นยิ่งยวดแบบดั้งเดิม แต่มีรูปทรงคล้ายกล่องเพื่อให้สามารถจัดวางเรียงกันเป็นแถวที่แน่นหนาได้ ภายในแต่ละโมดูลจะมีพื้นที่ซึ่งใหญ่กว่าระบบที่มีอยู่ในปัจจุบันถึง 12 เท่า ซึ่งหมายความว่ามีพื้นที่กว้างขวางเพียงพอที่จะเชื่อมต่อโปรเซสเซอร์ควอนตัมหลายร้อยตัวซึ่งเป็นที่อยู่ของ qubit แต่ละตัวเข้าด้วยกัน โดยพวกมันจะถูกเชื่อมต่อโดยใช้เทคโนโลยี L-Coupler แบบใหม่ของ IBM ซึ่งเชื่อมชิปแต่ละตัวเข้าเป็นคลัสเตอร์เพื่อให้พวกมันสามารถแบ่งปันข้อมูลและทำงานเป็นโปรเซสเซอร์ขนาดใหญ่เพียงตัวเดียว คล้ายกับวิธีที่คลัสเตอร์หน่วยประมวลผลกราฟิกในปัจจุบันทำงานร่วมกันในศูนย์ข้อมูล AI

ข้อดีอีกประการของโมดูลทำความเย็นยิ่งยวดแบบใหม่คือ ช่วยให้สามารถบำรุงรักษาและอัปเกรดโปรเซสเซอร์แต่ละตัวได้ง่ายขึ้น โดยไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของคลัสเตอร์ที่โปรเซสเซอร์เหล่านั้นเป็นส่วนประกอบอยู่

Jay Gambetta ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยของ IBM กล่าวว่าประกาศในครั้งนี้เป็นเพียงหนึ่งในการพัฒนาขั้นพื้นฐานหลายประการที่บริษัทจำเป็นต้องทำก่อนที่จะสามารถนำคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนทานต่อความผิดพลาดเครื่องแรกมาใช้งานจริงได้ “การเชื่อมต่อและการใช้งานโมดูลทำความเย็นยิ่งยวดเหล่านี้ได้สำเร็จถือเป็นก้าวกระโดดที่สำคัญในทิศทางนั้น และจะช่วยเร่งความก้าวหน้าของเราควบคู่ไปกับนวัตกรรมด้านฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และอัลกอริทึมควอนตัมอย่างต่อเนื่อง” เขากล่าว

หมุดหมายในครั้งนี้บ่งชี้ว่า IBM ยังคงอยู่ในเส้นทางที่จะบรรลุแผนงานที่ท้าทายและเปิดตัวระบบ Starling ได้ก่อนสิ้นทศวรรษนี้

ที่มา: https://siliconangle.com/2026/08/19/ibm-moves-a-step-closer-to-fault-tolerant-quantum-computing-by-linking-its-first-modular-cryogenic-fridges/