วันนี้ IBM เปิดตัวโปรเซสเซอร์ควอนตัมเจเนอเรชั่นใหม่ ซึ่งเร่งไทม์ไลน์ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประโยชน์
ที่งานนักพัฒนาประจำปีเมื่อวันอังคาร บริษัทได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ Nighthawk ขนาด 120 คิวบิต ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ยังเผยให้เห็นชิป Loon รุ่นทดลอง ซึ่งเป็นก้าวสำคัญสู่ระบบที่ป้องกันข้อผิดพลาด
การได้รับฮาร์ดแวร์เหล่านี้ บวกกับความก้าวหน้าใหม่ในการแก้ไขข้อผิดพลาด ช่วยให้ IBM อยู่ในเส้นทาง”ความได้เปรียบทางควอนตัม”ภายในปี 2026 และเครื่องจักรที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดภายในปี 2029 ข่าวนี้ทำให้การแข่งขันควอนตัมร้อนแรงขึ้น หลังจากการพัฒนาครั้งใหญ่ครั้งล่าสุดจากคู่แข่งอย่าง Google
Nighthawk และ Loon: การก้าวกระโดดแบบสองทางในการออกแบบโปรเซสเซอร์
ด้วยฮาร์ดแวร์ใหม่ล่าสุด IBM เดิมพันว่าการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนและการแก้ไขข้อผิดพลาดที่แข็งแกร่งจะแซงหน้าจำนวนคิวบิตดิบของคู่แข่ง IBM เปิดตัวโปรเซสเซอร์ที่แตกต่างกันสองตัว โดยแต่ละตัวจัดการกับส่วนที่แตกต่างกันของความท้าทายควอนตัม
ประการแรก IBM Quantum Nighthawk ได้รับการออกแบบมาเพื่อมอบความได้เปรียบด้านควอนตัมภายในสองปีข้างหน้า คาดว่าภายในสิ้นปี 2568 จะมีคุณลักษณะ 120 คิวบิตที่เชื่อมโยงกันด้วยตัวเชื่อมต่อที่ปรับได้ 218 ตัวต่อรุ่นใหม่
โปรเซสเซอร์ IBM Nighthawk Quantum (ที่มา: IBM)
ตามข้อมูลของ IBM สถาปัตยกรรมนี้จะช่วยให้ผู้ใช้เรียกใช้วงจรที่ซับซ้อนกว่าโปรเซสเซอร์ Heron ในปัจจุบันถึง 30 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่ยังคงอัตราข้อผิดพลาดต่ำ
IBM ยังวางแผนงานด้านประสิทธิภาพที่ทะเยอทะยานสำหรับระบบ Nighthawk โดยตั้งเป้าความสามารถในการรองรับเกตขนาด 2 คิวบิตได้สูงสุดถึง 7,500 เกตภายในปี 2569 และ 15,000 เกตภายในปี 2571
ในขณะที่ Nighthawk จะก้าวข้ามขีดจำกัดของอรรถประโยชน์ในระยะสั้น โปรเซสเซอร์ Loon รุ่นทดลองได้วางรากฐานสำหรับอนาคตของการประมวลผลที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด
Loon นำเสนอสถาปัตยกรรมใหม่ที่แต่ละคิวบิตเชื่อมต่อกับอีก 6 ตัว รวมถึงความสามารถในแนวตั้ง คอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดอื่นๆ ได้แสดงให้เห็นแล้ว การเชื่อมต่อสามมิติที่หนาแน่นดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการนำโค้ดแก้ไขข้อผิดพลาดที่มีประสิทธิภาพซึ่งจำเป็นสำหรับเครื่องจักรที่สามารถปรับขนาดได้อย่างแท้จริง
ไอบีเอ็ม Loon Quantum Processor (ที่มา: IBM)
เป็นเวลาหลายปีมาแล้วที่นักวิจัยบางคนตั้งคำถามว่าการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนดังกล่าวเป็นไปได้หรือไม่ Jay Gambetta จาก IBM กล่าวถึงความกังขานี้ กล่าวกับ New Scientist ราวกับว่าผู้คนกำลังพูดว่า”‘คุณอยู่ในดินแดนทางทฤษฎี คุณไม่สามารถตระหนักได้’และ [ตอนนี้] เราจะแสดงให้เห็นว่า [เพื่อ จะ] ผิด”
การเร่งแผนงาน: การแก้ไขข้อผิดพลาดและการผลิตในระดับอุตสาหกรรม
ภายใต้การประกาศของโปรเซสเซอร์นั้นถือเป็นหลักชัยสำคัญในการผลิตที่สำคัญ IBM ได้ย้ายการผลิตเวเฟอร์ควอนตัมหลักไปยังโรงงานผลิตขั้นสูง 300 มม. ที่ Albany NanoTech Complex
การเปลี่ยนไปใช้เครื่องมือมาตรฐานอุตสาหกรรมได้เพิ่มความเร็วของวงจรการวิจัยและพัฒนาเป็นสองเท่าแล้ว ช่วยให้ออกแบบชิปที่ซับซ้อนมากขึ้นและส่งสัญญาณการย้ายจากงานในห้องปฏิบัติการเฉพาะทางไปสู่การผลิตระดับอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญสำหรับการสร้างระบบที่ใหญ่ขึ้น
การจับคู่ก้าวทางอุตสาหกรรมนี้เป็นซอฟต์แวร์ที่สำคัญและความก้าวหน้าในการแก้ไขข้อผิดพลาด IBM ประกาศว่าตนประสบความสำเร็จในการสาธิตการถอดรหัสข้อผิดพลาดควอนตัมแบบเรียลไทม์โดยใช้โค้ด qLDPC ขั้นสูงบนฮาร์ดแวร์คลาสสิก ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญสำหรับความทนทานต่อข้อผิดพลาดที่สามารถทำได้ก่อนกำหนดหนึ่งปีเต็ม
เพื่อให้สามารถเข้าถึงฮาร์ดแวร์เหล่านี้ได้ IBM กำลังปรับปรุงชุดซอฟต์แวร์ Qiskit อินเทอร์เฟซ C++ ใหม่จะช่วยลดช่องว่างระหว่างสภาพแวดล้อมควอนตัมและการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC)
นอกจากนี้ เทคนิคการลดข้อผิดพลาดที่ขับเคลื่อนด้วย HPC ยังสามารถลดต้นทุนในการแยกผลลัพธ์ที่แม่นยำได้มากกว่า 100 เท่า การมุ่งเน้นไปที่กลุ่มฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่สมบูรณ์ถือเป็นหัวใจสำคัญของวิสัยทัศน์ของบริษัท
ดังที่ Jay Gambetta ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยของ IBM และ IBM Fellow กล่าวว่า”เราเชื่อว่า IBM เป็นบริษัทเดียวที่อยู่ในตำแหน่งที่จะคิดค้นและปรับขนาดซอฟต์แวร์ควอนตัม ฮาร์ดแวร์ การประดิษฐ์ และการแก้ไขข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็วเพื่อปลดล็อกแอปพลิเคชันที่เปลี่ยนแปลงได้”
การแข่งขันควอนตัมร้อนแรงขึ้น: กลยุทธ์ของ IBM ในพื้นที่ที่มีผู้คนหนาแน่น
ใน แนวทางแบบโมดูลาร์ของ IBM เต็มไปด้วยสถาปัตยกรรมที่แข่งขันกัน โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างรากฐานที่เชื่อถือได้ก่อน การประกาศของ IBM เข้าสู่สภาพแวดล้อมการแข่งขันที่รุนแรง
เมื่อเดือนที่แล้ว Google อ้างว่าตนได้รับ”ข้อได้เปรียบด้านควอนตัมที่ตรวจสอบได้”ในขณะที่คู่แข่งอย่าง Quantinuum เพิ่งเปิดตัวระบบ Helios 98 คิวบิต ซึ่งเรียกว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงพาณิชย์ที่แม่นยำที่สุดในโลก
กลยุทธ์ของ IBM แตกต่างอย่างมากกับคู่แข่งเหล่านี้และคู่แข่งอื่นๆ เช่น Microsoft และ Amazon ซึ่งกำลังแสวงหาเทคโนโลยีคิวบิตที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
Big Blue มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงคิวบิตตัวนำยิ่งยวดให้สมบูรณ์แบบโดยวิศวกรรมการเชื่อมต่อที่ดีขึ้น และพัฒนากรอบการแก้ไขข้อผิดพลาดที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถทำงานบนระบบควอนตัมคลาสสิกแบบไฮบริด
ต่อสู้กับความท้าทายพื้นฐานของ ความไม่เสถียรของ qubit เป็นความพยายามทั่วทั้งอุตสาหกรรม ความก้าวหน้าล่าสุดจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับงานของ IBM แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของปัญหานี้
นักวิจัยที่นั่นได้พัฒนาการออกแบบคิวบิตใหม่ที่ยังคงความเสถียรนานกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรมในปัจจุบันถึง 15 เท่า
Andrew Houck จาก Princeton แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับความคืบหน้าทั่วไปโดยกล่าวว่า”ความก้าวหน้านี้นำการประมวลผลควอนตัมออกมาจากขอบเขตของความเป็นไปได้เพียงอย่างเดียวและไปสู่ขอบเขตของการปฏิบัติ ตอนนี้ เราสามารถเริ่มก้าวหน้าได้เร็วขึ้นมาก”
ท้ายที่สุดแล้ว ความสำเร็จล่าสุดของ IBM ก็คือความสำเร็จครั้งล่าสุดของ IBM ถือเป็นส่วนสำคัญของการแข่งขันควอนตัม จุดมุ่งเน้นคือการเปลี่ยนจากการนับคิวบิตดิบไปสู่วิศวกรรมของระบบที่ตรวจสอบได้ ทำซ้ำได้ และใช้งานได้จริง Stephen Bartlett แห่งมหาวิทยาลัยซิดนีย์ เสนอมุมมองที่วัดผลได้เกี่ยวกับโปรเซสเซอร์ใหม่ โดยระบุว่า”ไม่ใช่กระสุนเงินที่จะแก้ปัญหาทั้งหมดได้… แต่ก็ยังคงเป็นก้าวสำคัญที่สำคัญในการไปสู่ สิ่งนี้”
ด้วยการแสดงให้เห็นว่าส่วนประกอบหลักสำหรับอนาคตที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดนั้นสามารถสร้างขึ้นและปรับขนาดได้ IBM ได้นำอนาคตนั้นเข้ามาใกล้ยิ่งขึ้นอย่างมาก
