เจาะลึกเผยแพร่ 12 พฤศจิกายน 25699 นาทีในการอ่าน

เจาะเส้นทางสู่ Starling ของ IBM: ผลการแก้ไขข้อผิดพลาดเดือนพฤศจิกายน 2026 บอกอะไร และยังไม่ได้บอกอะไร

การอัปเดตของ IBM เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายนรายงานความคืบหน้าในทุกองค์ประกอบหลักของ Starling ซึ่งเป็นเครื่องที่ทนต่อความผิดพลาดที่บริษัทวางแผนไว้สำหรับปี 2029 ได้แก่ คัปเปลอร์บนชิปที่หนาแน่นขึ้น รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดที่เรียบง่ายขึ้น ตัวถอดรหัสแบบเรียลไทม์ และลิงก์ระหว่างชิป ตัวเลขเหล่านี้เป็นของจริง แต่ส่วนใหญ่อยู่ในระดับชิ้นส่วน ขั้นที่ยากที่สุด คือการทำให้คิวบิตเชิงตรรกะที่แก้ไขข้อผิดพลาดแล้วทำงานข้ามโมดูลที่เชื่อมต่อกันด้วยอัตราข้อผิดพลาดตามที่ Starling ต้องการ ยังไม่มีการสาธิต

โดยกองบรรณาธิการ DesignQuantum^™ · อัปเดตล่าสุด: 12 พฤศจิกายน 2569

หน้านี้แปลจากภาษาอังกฤษ โดยชื่อบริษัท ชื่อผลิตภัณฑ์ และลิงก์แหล่งข้อมูลยังคงเดิม อ่านต้นฉบับภาษาอังกฤษ

เป้าหมาย: คิวบิตเชิงตรรกะ 200 ตัวและการดำเนินการ 100 ล้านครั้ง

IBM ระบุว่าระบบ Starling ของ IBM Quantum ซึ่งวางแผนไว้สำหรับปี 2029 จะรันวงจรที่มีการดำเนินการเชิงควอนตัม 100 ล้านครั้งบนคิวบิตเชิงตรรกะ 200 ตัว คิวบิตเชิงตรรกะคือหน่วยข้อมูลควอนตัมที่ได้รับการปกป้อง โดยกระจายไว้บนคิวบิตทางกายภาพจำนวนมาก เพื่อให้ตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดได้เร็วกว่าที่ข้อผิดพลาดจะสะสม บทอธิบายการแก้ไขข้อผิดพลาดของเราครอบคลุมพื้นฐานไว้แล้ว

การออกแบบของ Starling อาศัยตระกูลรหัสควอนตัมแบบตรวจสอบภาวะคู่หรือคี่ความหนาแน่นต่ำ (qLDPC) ที่เรียกว่ารหัสไบไซเคิลสองตัวแปร ซึ่งนักวิจัยของ IBM ตีพิมพ์ใน Nature เมื่อปี 2024 ตัวอย่างหลักคือรหัส “gross” [[144,12,12]] ซึ่งเก็บคิวบิตเชิงตรรกะ 12 ตัวไว้ในคิวบิตทางกายภาพ 288 ตัว บทความประเมินว่ารหัสพื้นผิวที่ใช้กันแพร่หลายจะต้องใช้คิวบิตทางกายภาพเกือบ 3,000 ตัวเพื่อให้ได้การป้องกันที่เทียบเท่ากัน โดยสมมติอัตราข้อผิดพลาดทางกายภาพ 0.1% ในปี 2025 IBM อธิบายวิธีสร้างคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์จากรหัสเหล่านี้ เรียกว่า “สถาปัตยกรรมไบไซเคิล” ได้แก่ โมดูลรหัสซึ่งแต่ละโมดูลมีหน่วยประมวลผลเชิงตรรกะ เชื่อมกันด้วยอะแดปเตอร์ และได้รับสถานะพิเศษจากโรงงานผลิตแมจิกสเตต

ปัญหาอยู่ที่การเดินสาย ในแบบดั้งเดิม คิวบิตแต่ละตัวต้องทำอันตรกิริยากับคิวบิตอื่นอีกหกตัว และบางตัวอยู่ห่างกันบนชิป นี่จึงเป็นเหตุผลที่ผลงานเดือนพฤศจิกายน 2026 มุ่งเน้นที่คัปเปลอร์ ลิงก์ และการผลิต มากกว่าจำนวนคิวบิต

สิ่งที่ IBM รายงานเมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน

IBM เผยแพร่การอัปเดตนี้ควบคู่กับงาน Quantum Developer Conference ในวันเดียวกับแผนงาน Nighthawk r3 ที่เรารายงานแยกไว้ ตารางด้านล่างเทียบผลที่รายงานแต่ละรายการกับเป้าหมายที่ IBM กำหนดไว้สำหรับ Starling ตัวเลขทั้งหมดมาจาก IBM เอง

องค์ประกอบ	รายงานในเดือนพฤศจิกายน 2026	ข้อกำหนดหรือสถานะสำหรับ Starling
คิวบิตทางกายภาพ (ชิป Loon)	เวลาโคฮีเรนซ์ (T1) ประมาณ 200 ไมโครวินาที; ค่ามัธยฐานข้อผิดพลาดของเกตราว 0.3%	T1 ในระดับมิลลิวินาที; ข้อผิดพลาดของเกตอยู่ในช่วงต่ำของระดับ 0.01%
เกตที่ดีที่สุดบนชิปปัจจุบัน	ข้อผิดพลาดของเกตบน Heron และ Nighthawk ต่ำสุดถึง 0.04%	ช่วงต่ำของระดับ 0.01%
คัปเปลอร์ระยะไกลบนชิป (c-couplers)	ค่าคุณภาพของเรโซเนเตอร์เกิน 10 ล้าน; ชั้นเดินสายสามชั้นแทนสองชั้น; ยาว 20 มิลลิเมตร	IBM ระบุว่าเกินกว่าที่ Starling ต้องการ
รหัสแก้ไขข้อผิดพลาด	รหัสฉบับปรับปรุงต้องการการเชื่อมต่อห้าจุดต่อคิวบิตแทนหกจุด; IBM รายงานอัตราข้อผิดพลาดเชิงตรรกะต่ำลง 20 ถึง 100 เท่า	เป็นผลจากการจำลอง ยังไม่ได้รันบนฮาร์ดแวร์
การผลิต	รอยต่อโจเซฟสันต่อหน่วยประมวลผลลดลงจากราว 5,000 เหลือราว 2,000	ชิปที่รอยต่อทุกจุดใช้งานได้มีมากขึ้น
ตัวถอดรหัส	ขยายอัลกอริทึม Relay-BP; ชิปเฉพาะบนกระบวนการผลิต 2 นาโนเมตรอยู่ระหว่างพัฒนา	IBM ระบุว่าอัลกอริทึมตอบโจทย์ Starling แล้ว
ลิงก์ระหว่างชิป (l-couplers)	สี่ลิงก์ระหว่างชิป Nighthawk สองตัว; ข้อผิดพลาดเฉลี่ยราว 1% (ดีที่สุด 0.7%)	มากกว่า 100 ลิงก์ต่อโมดูลที่ข้อผิดพลาด 0.1%
ระบบความเย็นยิ่งยวด	เชื่อมไครโอสแตตแบบโมดูลสองตัวเข้าด้วยกันและทำให้เย็นต่ำกว่า 15 มิลลิเคลวินภายในเวลาไม่ถึงห้าวัน	สูงสุด 12 โมดูลความเย็นยิ่งยวด
อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม	ชิปควบคุมที่ทำงานในความเย็นยิ่งยวดมีสมรรถนะเกตเทียบเท่าหรือดีกว่าการควบคุมที่อุณหภูมิห้องแล้ว	แนวทางขยายการเดินสายภายในตู้เย็น

ทำไมรอยต่อที่น้อยลงจึงสำคัญกว่าที่คิด

หนึ่งในรายการที่ดูไม่โดดเด่นที่สุดอาจเป็นรายการที่ใช้งานได้จริงที่สุด IBM ระบุว่ารหัสฉบับปรับปรุงทำให้หน่วยประมวลผลแต่ละตัวใช้รอยต่อโจเซฟสันราว 2,000 จุดแทนราว 5,000 จุด ด้วยผลผลิต 99.95% ต่อรอยต่อ IBM ประเมินว่าหน่วยประมวลผลหนึ่งในสามจะใช้งานได้สมบูรณ์ เทียบกับหนึ่งในสิบสองก่อนหน้านี้

การคำนวณนี้ถูกต้อง หากรอยต่อทุกจุดต้องใช้งานได้ ความน่าจะเป็นที่จะได้ชิปสมบูรณ์คือ 0.9995 ยกกำลังจำนวนรอยต่อ ผลคือราว 8% สำหรับ 5,000 รอยต่อ และราว 37% สำหรับ 2,000 รอยต่อ ดีขึ้นมากกว่าสี่เท่า สำหรับเครื่องที่ต้องใช้โมดูลเหมือนกันจำนวนมาก ผลผลิตเป็นเรื่องต้นทุนและกำหนดเวลาพอ ๆ กับเรื่องฟิสิกส์

จุดอ่อนที่สุดคือลิงก์อย่างแท้จริง

Starling เป็นแบบโมดูล หน่วยประมวลผลบนชิปและไครโอสแตตที่แยกกันต้องแลกเปลี่ยนสถานะควอนตัม ผลของ l-couplers ของ IBM จึงเป็นตัวชี้วัดที่ชัดเจนที่สุดว่างานนี้ก้าวหน้าไปเพียงใด ในบทความทางเทคนิคแยกต่างหาก (ดูรายงานก่อนหน้าของเรา) IBM รายงานว่าได้เชื่อมหน่วยประมวลผล Nighthawk สองตัวด้วย l-couplers สี่เส้นผ่านสายโคแอกเชียลอะลูมิเนียมยาว 80 เซนติเมตร การส่งผ่านสถานะข้ามลิงก์ได้เฉลี่ย 99% และดีที่สุด 99.3% เกตสองคิวบิตที่ทำข้ามชิปมีความเที่ยงตรงเฉลี่ย 94.75% บนลิงก์ทั้งสี่ ต่ำกว่าเกตบนชิปอย่างมาก

มีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยที่ควรระบุไว้ เอกสารที่เป็นลายลักษณ์อักษรของ IBM ระบุว่าผลลิงก์ที่ดีที่สุดคือ 99.3% ขณะที่ Ars Technica อ้างคำพูดของ Oliver Dial จาก IBM ว่าสูงถึง 99.4 เปอร์เซ็นต์ ไม่ว่าอย่างไร เป้าหมายของ IBM เองสำหรับ Starling คือข้อผิดพลาดของลิงก์ 0.1% ซึ่งดีกว่าค่าเฉลี่ยปัจจุบันราวสิบเท่า Starling ยังต้องการลิงก์ลักษณะนี้มากกว่า 100 เส้นต่อโมดูล ขณะที่การสาธิตครั้งนี้มีสี่เส้น

การเปิดตัวชิปที่เชื่อมต่อกันก็ช้าลงเช่นกัน แผนงานของ IBM เมื่อเดือนมีนาคม 2026 คาดว่าจะมีโมดูล Nighthawk ขนาด 120 คิวบิตเชื่อมกันได้สูงสุดสามโมดูล (360 คิวบิต) ในปี 2026 Ars Technica รายงานว่าแผนถูกลดจากชิปที่เชื่อมกันเก้าตัวเหลือสองตัว และระบบสองชิปแรกที่สร้างจากหน่วยประมวลผล Nighthawk r3 ขนาด 520 คิวบิต ขณะนี้กำหนดไว้ในปี 2027

การถอดรหัส: คำกล่าวอ้างที่ต้องอ่านอย่างระมัดระวัง

การแก้ไขข้อผิดพลาดจะได้ผลก็ต่อเมื่อตัวถอดรหัสแบบคลาสสิกสามารถระบุได้แบบเรียลไทม์ว่าเกิดข้อผิดพลาดใดขึ้นจากกระแสผลการวัด ตัวถอดรหัส Relay-BP ของ IBM ซึ่งอธิบายไว้ในบทความก่อนตีพิมพ์ปี 2025 เป็นวิธีส่งผ่านข้อความแบบเบาที่ออกแบบมาให้ทำงานบน FPGA หรือชิปเฉพาะ ในการจำลอง ตัวถอดรหัสนี้ทำได้ดีกว่าตัวถอดรหัสมาตรฐาน (BP+OSD) บนรหัสไบไซเคิลสองตัวแปร บทความก่อนตีพิมพ์ประเมินงบไว้ราว 600 รอบการวนซ้ำเพื่อถอดรหัสวงจร 12 รอบที่หนึ่งไมโครวินาทีต่อรอบ

ตอนนี้ IBM ระบุว่า Relay-BP ตอบโจทย์ข้อกำหนดของ Starling แล้ว และกำลังออกแบบชิปถอดรหัสเฉพาะบนกระบวนการผลิต 2 นาโนเมตร นี่เป็นคำกล่าวอ้างที่หนักแน่นเกี่ยวกับอัลกอริทึม แต่ตั้งอยู่บนผลการจำลอง ตัวถอดรหัสที่ตามทันหน่วยความจำเชิงตรรกะที่ทำงานอยู่บนฮาร์ดแวร์จริงเป็นหมุดหมายอีกขั้นหนึ่ง แผนงานเดือนมีนาคมของ IBM สัญญาว่าจะมีต้นแบบตัวถอดรหัสในปี 2026 และเอกสารเดือนพฤศจิกายนระบุว่าชิปดังกล่าวยังอยู่ระหว่างพัฒนา

เดิมพันการขยายขนาดอีกแบบหนึ่ง

บริษัทคิวบิตตัวนำยวดยิ่งไม่ได้เดินเส้นทางเดียวกันทั้งหมด เมื่อวันที่ 10 พฤศจิกายน Rigetti Computing รายงานค่ามัธยฐานความเที่ยงตรงของเกตสองคิวบิต 99.5% บนระบบ Cepheus ขนาด 108 คิวบิต ซึ่งประกอบจากชิปเล็ตเก้าคิวบิตจำนวนสิบสองชิ้น Rigetti ระบุว่าวางแผนขยายขนาดด้วยการบรรจุคิวบิตให้มากขึ้นในตู้เย็นเจือจางเพียงตู้เดียว แทนการเชื่อมตู้เย็นหลายตู้เป็นเครือข่าย ส่วน IBM เดิมพันกับไครโอสแตตที่เชื่อมต่อกัน ทั้งสองกลยุทธ์อิงข้อมูลที่บริษัทรายงานเอง และยังไม่มีฝ่ายใดสาธิตการคำนวณที่แก้ไขข้อผิดพลาดในระดับใหญ่ได้

กระแสกับเนื้อแท้

เนื้อแท้: IBM เผยแพร่ตัวเลขระดับชิ้นส่วนพร้อมเป้าหมายที่ชัดเจน ทำให้วัดความก้าวหน้าได้ ค่าคุณภาพของ c-couplers การคำนวณผลผลิตของรอยต่อ และการรวมไครโอสแตตเข้าด้วยกันเป็นก้าวทางวิศวกรรมที่จับต้องได้
ยังไม่มีการสาธิต: เอกสารเดือนพฤศจิกายนที่เราตรวจสอบไม่ได้รายงานหน่วยความจำเชิงตรรกะ qLDPC ที่ทำงานบนฮาร์ดแวร์ระดับ Loon พร้อมการถอดรหัสแบบเรียลไทม์ แผนงานของ IBM ระบุว่าหน่วยประมวลผลชื่อ Kookaburra จะสาธิตโมดูลหนึ่งของ Starling (หน่วยประมวลผลเชิงตรรกะพร้อมหน่วยความจำ) แต่ยังไม่มีรายงานว่าการสาธิตนั้นเสร็จสิ้น
ช่องว่างยังกว้าง: ค่ามัธยฐานข้อผิดพลาดของเกตบน Loon (ราว 0.3%) สูงกว่าเป้าหมายของ Starling มากกว่าสิบเท่า ข้อผิดพลาดของลิงก์สูงเกินไปราวสิบเท่า และจำนวนลิงก์น้อยกว่าที่โมดูลหนึ่งต้องการถึง 25 เท่า
การประหยัดที่อิงแบบจำลอง: คำกล่าวอ้างว่า Starling ใช้คิวบิตทางกายภาพน้อยกว่าการออกแบบที่ทนต่อความผิดพลาดแบบอื่นราวสิบเท่า ขึ้นอยู่กับแบบจำลองสัญญาณรบกวน เช่น อัตราข้อผิดพลาดทางกายภาพ 0.1% ที่ใช้ในบทความปี 2024
รายงานโดยบริษัทเอง: ตัวเลขส่วนใหญ่มาจากบล็อกและเอกสารข่าวของ IBM ไม่ใช่บทความที่ผ่านการพิจารณาโดยผู้ทรงคุณวุฒิ ควรถือเป็นคำอธิบายของบริษัทจนกว่าจะมีผลการทดสอบอิสระ

สิ่งที่ควรจับตา

สัญญาณสี่อย่างจะบอกได้ว่ากำหนดปี 2029 ยังคงอยู่หรือไม่ ได้แก่ การสาธิตบนฮาร์ดแวร์ของหน่วยความจำเชิงตรรกะที่ใช้รหัสไบไซเคิลสองตัวแปรพร้อมการถอดรหัสแบบเรียลไทม์ ข้อผิดพลาดของ l-couplers ที่ลดลงสู่ 0.1% ขณะที่จำนวนลิงก์เพิ่มขึ้น การส่งมอบระบบ Nighthawk r3 แบบสองชิปในปี 2027 และเป้าหมายของ Genesis Mission ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ที่ IBM อ้างถึง คือคิวบิตเชิงตรรกะ 100 ตัวที่รันการดำเนินการยาก 100,000 ครั้งภายในปลายปี 2028 หากต้องการวิธีประเมินคำกล่าวอ้างแบบนี้ ดูคู่มือการอ่านประกาศด้านควอนตัมคอมพิวติงของเรา

แหล่งข้อมูล

ข้อเท็จจริงในหน้านี้มาจากแหล่งข้อมูลด้านล่าง ซึ่ง DesignQuantum^™ ได้รวบรวมไว้