กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ เปิดตัวการแข่งขันคอมพิวเตอร์ควอนตัมมูลค่า 215 ล้านดอลลาร์ หนุนพัฒนาเทคโนโลยีทนต่อความผิดพลาด

กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) ได้เปิดตัวการแข่งขันที่จะจัดสรรเงินทุนสูงถึง 215 ล้านดอลลาร์ เพื่อเร่งพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบทนต่อความผิดพลาดที่สามารถแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่เกินขีดความสามารถของการคำนวณแบบดั้งเดิม การแข่งขัน Quantum Genesis Q Competition นี้มีเป้าหมายเพื่อเชิญภาคเอกชนยื่นข้อเสนอในการสร้างและติดตั้งคอมพิวเตอร์ควอนตัมสำหรับงานวิทยาศาสตร์ที่มีลอจิคัลคิวบิตอย่างน้อย 100 ตัว และสามารถทำการคำนวณแบบทนต่อความผิดพลาดได้หลายร้อยล้านครั้ง หน่วยงานดังกล่าวประกาศแผนนี้เมื่อวันที่ 17 กันยายน

ตั้งแต่คิวบิตที่เปราะบางไปจนถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริง คอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันประกอบด้วยฟิสิคัลคิวบิตที่มีความไวต่อข้อผิดพลาดจากสัญญาณรบกวนและข้อบกพร่องเป็นอย่างมาก การคำนวณควอนตัมแบบทนต่อความผิดพลาดมุ่งเอาชนะปัญหานี้ด้วยการเข้ารหัสข้อมูลลงในฟิสิคัลคิวบิตหลายตัว เพื่อสร้างลอจิคัลคิวบิตที่เชื่อถือได้มากขึ้น พร้อมใช้เทคนิคการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ทำให้การคำนวณสามารถดำเนินต่อไปได้แม้เกิดข้อผิดพลาดเพียงจุดเดียว ลักษณะเช่นนี้ทำให้เป้าหมายของกระทรวงพลังงานมีความสำคัญยิ่ง การแข่งขันนี้ไม่ได้มุ่งเน้นเพียงจำนวนฟิสิคัลคิวบิตในเครื่อง แต่มุ่งเน้นที่ระบบที่สามารถแสดงการคำนวณที่เป็นประโยชน์ โดยต้องมีลอจิคัลคิวบิตอย่างน้อย 100 ตัว

ความสำคัญของการคำนวณควอนตัมแบบทนต่อความผิดพลาด

ตามคำกล่าวของ DOE ระบบเหล่านี้ควรสามารถทำการคำนวณแบบทนต่อความผิดพลาดได้หลายร้อยล้านครั้ง และแสดงการประยุกต์ใช้ในสาขาเคมี วัสดุศาสตร์ ฟิสิกส์ และคณิตศาสตร์ประยุกต์ เป้าหมายนี้ตั้งอยู่บนรากฐานของแผนงาน Quantum Genesis ในวงกว้างของ DOE ซึ่งประกาศเมื่อเดือนมิถุนายน โดยมีเป้าหมายในการพัฒนาและติดตั้งขีดความสามารถในการคำนวณควอนตัมแบบทนต่อความผิดพลาดสำหรับงานวิทยาศาสตร์ภายในปี 2028

โครงสร้างรางวัลของการแข่งขัน

การแข่งขันแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน ขั้นตอนแรกจะมอบรางวัลคงที่สูงสุด 1.5 ล้านดอลลาร์ต่อผู้ชนะสำหรับการบรรลุเป้าหมายพัฒนาในระยะแรก ขั้นตอนที่สองจะนำโครงสร้างรางวัลตามผลงานที่ใหญ่ขึ้นมาใช้ เงินรางวัลรวม 100 ล้านดอลลาร์จะถูกจัดสรรให้กับผู้เข้าร่วมที่แสดงคอมพิวเตอร์ควอนตัมสำหรับงานวิทยาศาสตร์รุ่นแรกที่มีลอจิคัลคิวบิตอย่างน้อย 100 ตัว นอกจากนี้ยังมีเงินรางวัลเพิ่มเติมอีกสองกอง กองละ 50 ล้านดอลลาร์ สำหรับระบบที่แสดงลอจิคัลคิวบิต 150 และ 200 ตัวตามลำดับ ตามคำกล่าวของหน่วยงาน เงินทุนตามแผนรวมสูงถึง 215 ล้านดอลลาร์ ซึ่งรวมถึงงบประมาณปีงบประมาณ 2026 จำนวน 2.5 ล้านดอลลาร์ ส่วนงบประมาณในปีถัดไปจะขึ้นอยู่กับการจัดสรรของรัฐสภา

การสมัครเปิดให้ภาคเอกชน โดยกำหนดส่งข้อเสนอฉบับสมบูรณ์ภายในวันที่ 19 ตุลาคม 2026 DOE จะจัดสัมมนาออนไลน์ให้ข้อมูลในวันที่ 25 กันยายนสำหรับผู้ที่อาจสมัคร

กระทรวงยังอยู่ระหว่างจัดตั้งห้องปฏิบัติการตรวจสอบและทดสอบ Quantum High-Performance Computing มูลค่า 45 ล้านดอลลาร์ แยกต่างหากสำหรับห้องปฏิบัติการแห่งชาติ แพลตฟอร์มทดสอบนี้มุ่งจัดหาเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการจำแนกลักษณะและตรวจสอบส่วนต่าง ๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมอย่างเป็นอิสระ ครอบคลุมตั้งแต่ฮาร์ดแวร์ทางฟิสิกส์ ควอนตัมเกต ไปจนถึงสถาปัตยกรรมเชิงลอจิก อัลกอริทึม และระบบควบคุมแบบคลาสสิก ระบุว่าโครงสร้างพื้นฐานนี้จะสนับสนุนการแข่งขัน Quantum Genesis ขณะเดียวกันก็ช่วยเชื่อมโยงการคำนวณควอนตัมเข้ากับขีดความสามารถในการคำนวณสมรรถนะสูงที่มีอยู่ของกระทรวง แผนห้องปฏิบัติการนี้ยังรวมถึงงบประมาณปีงบประมาณ 2026 จำนวน 14 ล้านดอลลาร์

ภารกิจ Quantum Genesis มุ่งผสานการคำนวณขั้นสูง ปัญญาประดิษฐ์ และเทคโนโลยีควอนตัม เพื่อเร่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ การประกาศ Quantum Genesis ก่อนหน้าของ DOE อธิบายถึงเป้าหมายสูงที่สุด ซึ่งก็คือการบูรณาการระบบควอนตัมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีอยู่และโครงสร้างพื้นฐานยุคหลังซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในอนาคตของกระทรวง อย่างไรก็ตาม ความท้าทายในปัจจุบันคือการแสดงให้เห็นว่าระบบทนต่อความผิดพลาดสามารถก้าวข้ามเกณฑ์มาตรฐานในห้องปฏิบัติการ และสามารถทำการคำนวณที่เชื่อถือได้จำนวนมากสำหรับปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญ การแข่งขัน Quantum Genesis มุ่งทดสอบขีดความสามารถนี้

ความท้าทายในอนาคตของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัม

การพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมเผชิญกับความท้าทายหลายประการ โดยเทคโนโลยีทนต่อความผิดพลาดถือเป็นกุญแจสำคัญ คิวบิตในปัจจุบันมีความไวต่อสัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งจำกัดการประยุกต์ใช้งานจริง การแข่งขันของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ไม่เพียงให้การสนับสนุนด้านเงินทุน แต่ยังส่งเสริมการมีส่วนร่วมของภาคเอกชน ซึ่งจะเร่งความก้าวหน้าของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัม ด้วยการจัดตั้งห้องปฏิบัติการตรวจสอบ Quantum High-Performance Computing DOE หวังที่จะยกระดับความน่าเชื่อถือของการคำนวณควอนตัม และผสานเข้ากับขีดความสามารถในการคำนวณที่มีอยู่ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในอนาคต