IBM เชื่อมระบบทำความเย็น 2 โมดูล สู่ก้าวสำคัญของคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบทนทานต่อข้อผิดพลาด

อย่างไรก็ตาม แหล่งข้อมูลที่มีอยู่ไม่ได้ยืนยันขนาดรวมของระบบอย่างละเอียด และไม่มีหลักฐานอิสระเพียงพอสำหรับการระบุว่าโครงสร้างที่สาธิตมีรูปทรงเป็นกล่องตามรายละเอียดที่กล่าวอ้าง ดังนั้นข้อมูลเหล่านี้จึงควรถือว่ายังไม่ได้รับการยืนยัน

เหตุใดการทำความเย็นแบบโมดูลจึงสำคัญ

แนวทางแบบดั้งเดิมในการขยายระบบอาจต้องสร้างไครโอสแตต หรือภาชนะทำความเย็นอุณหภูมิต่ำยิ่งยวด ให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อรองรับทุกอย่างในระบบเดียว แต่แนวทางของ IBM แบ่งระบบทำความเย็นและฮาร์ดแวร์สนับสนุนออกเป็นหน่วยที่ทำซ้ำได้และนำมาเชื่อมต่อกัน

แนวคิดนี้มุ่งแก้ปัญหาคอขวดด้านวิศวกรรม เมื่อระบบควอนตัมมีขนาดใหญ่ขึ้น ก็ต้องใช้สายสำหรับควบคุมและวัดผลมากขึ้น รวมถึงต้องมีพื้นที่สำหรับอุปกรณ์และส่วนเชื่อมต่อระหว่างหน่วยประมวลผล IBM และรายงานข่าวเกี่ยวกับการประกาศระบุว่าสถาปัตยกรรมใหม่นี้เพิ่มความจุด้านการเดินสาย และเปิดทางสู่การเชื่อมหน่วยประมวลผลจำนวนมากขึ้น

แต่ผลการทดลองนี้ยังไม่ใช่การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดสำเร็จแล้ว สิ่งที่สาธิตคือชิ้นส่วนโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็น ขณะที่ประสิทธิภาพของหน่วยประมวลผล การแก้ไขข้อผิดพลาด ซอฟต์แวร์ และความเสถียรของระบบโดยรวมยังต้องพัฒนาไปพร้อมกัน

L-coupler ทำหน้าที่อะไร

L-coupler ของ IBM คือการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลด้วยสัญญาณไมโครเวฟ ออกแบบมาเพื่อให้การประมวลผลเกิดขึ้นข้ามชิป ข้ามโมดูล และข้ามระบบได้ IBM ระบุว่าเทคโนโลยีนี้สามารถขยายพลังการประมวลผลในระบบที่มี QPU หลายตัว และในอนาคตอาจใช้กับสถาปัตยกรรมควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด

พูดให้เข้าใจง่าย L-coupler มีเป้าหมายทำให้หน่วยประมวลผลควอนตัมที่แยกจากกันทำงานเป็นระบบเดียว แทนที่จะเป็นอุปกรณ์แต่ละชิ้นที่ไม่สามารถสื่อสารกันได้ ชั้นการเชื่อมต่อนี้จึงเป็นองค์ประกอบสำคัญที่จะเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ทำความเย็นแบบโมดูลให้กลายเป็นระบบประมวลผลควอนตัมแบบกระจายที่ใช้งานได้จริง

ความเชื่อมโยงกับแผน Quantum Starling ปี 2029

IBM วางความสำเร็จด้านระบบทำความเย็นนี้ไว้เป็นก้าวหนึ่งของแผนพัฒนา Quantum Starling ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดและมีกำหนดเป้าหมายในปี 2029 แผนงานของบริษัทระบุว่า Starling จะสามารถทำงานกับวงจรที่มีเกตควอนตัม 100 ล้านเกตบนคิวบิตเชิงตรรกะ 200 คิวบิต

เป้าหมายดังกล่าวไม่ได้ขึ้นอยู่กับระบบทำความเย็นเพียงอย่างเดียว แต่ต้องอาศัยเทคโนโลยีหลายชั้นทำงานร่วมกัน ทั้งหน่วยประมวลผลแบบโมดูล การเดินสายความจุสูง การสื่อสารระหว่างโมดูล และวิธีแก้ไขข้อผิดพลาดให้ทำงานเป็นระบบเดียวกัน โมดูลทำความเย็นที่เชื่อมกันช่วยแก้โจทย์ด้านโครงสร้างทางกายภาพ ส่วน L-coupler ช่วยจัดการการสื่อสารระหว่างโมดูล

รายงานหนึ่งระบุเป้าหมายของ IBM ว่าจะมีคิวบิตที่ตั้งโปรแกรมได้อย่างน้อย 1,000 คิวบิตภายในปี 2027 แต่ตัวเลขดังกล่าวเป็นเป้าหมายในอนาคต ไม่ใช่ผลที่แสดงให้เห็นจากการทดลองเชื่อมโมดูล 2 ชุดครั้งนี้ นอกจากนี้ หลักฐานที่ให้มายังไม่สามารถยืนยันกำหนดเวลาติดตั้งหน่วยประมวลผล Quantum Nighthawk หรือคำกล่าวว่าจะติดตั้งได้ภายในปีนี้

สิ่งที่ประกาศนี้พิสูจน์ได้—and ยังพิสูจน์ไม่ได้

• สาธิตแล้ว: เชื่อมโมดูลไครโอเจนิก 2 ชุดและทำให้ทำงานในสภาพแวดล้อมเดียวกัน
• ประสิทธิภาพที่รายงาน: อุณหภูมิต่ำกว่า 15 มิลลิเคลวิน และลดลงถึง 4 เคลวินได้ภายในเวลาไม่ถึง 5 วัน
• ขนาดที่ตั้งเป้าไว้: สถาปัตยกรรมร่วมที่อาจเชื่อมชิปควอนตัมได้หลายร้อยชิป
• เทคโนโลยีสนับสนุน: L-coupler สำหรับสื่อสารข้ามชิป โมดูล และระบบ
• ยังไม่ได้สาธิตจากผลลัพธ์นี้: คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด ประสิทธิภาพของคิวบิตเชิงตรรกะในระดับใหญ่ หรือระบบแก้ไขข้อผิดพลาดแบบครบวงจร

แก่นสำคัญของการประกาศครั้งนี้จึงอยู่ที่การออกแบบสถาปัตยกรรม IBM กำลังพยายามทำให้ฮาร์ดแวร์ควอนตัมขยายขนาดได้ด้วยการเชื่อมระบบทำความเย็นแบบโมดูล แทนการสร้างตู้ทำความเย็นเฉพาะกิจที่ใหญ่ขึ้นสำหรับเครื่องแต่ละรุ่น

หาก IBM สามารถผสานโครงสร้างพื้นฐานนี้เข้ากับการแก้ไขข้อผิดพลาดที่เชื่อถือได้และหน่วยประมวลผลประสิทธิภาพสูง ความสำเร็จครั้งนี้ก็อาจกลายเป็นก้าวสำคัญสู่ Quantum Starling ได้ แต่ในเวลานี้ควรทำความเข้าใจว่าเป็นหมุดหมายด้านวิศวกรรมที่จำเป็นบนเส้นทางดังกล่าว ไม่ใช่จุดหมายปลายทางเอง