คอมพิวเตอร์ควอนตัมสำหรับโรงงาน

คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีศักยภาพในการแก้ปัญหาที่คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกไม่สามารถจัดการได้ ในทางทฤษฎี แต่ในทางปฏิบัติ กลับมีความเปราะบางอย่างยิ่ง รถบรรทุกที่ขับผ่าน เสียงฮัมจากเครื่องปรับอากาศ หรือแม้แต่ไฟที่เปิดในห้องข้างเคียง สามารถทำให้ระบบตอบสนองอย่างไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้ นั่นคือเหตุผลที่อุปกรณ์เหล่านี้ถูกจำกัดให้อยู่ในห้องทดลองเฉพาะทาง และต้องได้รับการป้องกันเหมือนผู้ป่วยในห้อง ICU สำหรับบริษัทที่ต้องการนำคอมพิวเตอร์ควอนตัมไปใช้ในสภาพแวดล้อมการผลิต สิ่งนี้ถือเป็นความท้าทายอย

่างมาก
Hila Safi พร้อมเพื่อนร่วมงาน ได้คิดค้นวิธีแก้ปัญหาที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ซึ่งช่วยให้เทคโนโลยีนี้สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมได้จริง นวัตกรรมนี้ทำให้ Hila Safi ได้รับรางวัล Inventor of the Year 2025 ในหมวด “PhD” นวัตกรรมของพวกเขาคือ Digital twin ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อจำลองการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการรวมเข้ากับสภาพแวดล้อมโรงงานอย่างแม่นยำ
Safi อธิบายว่า ด้วย Digital twin นี้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใ

ช้งานในสภาพแวดล้อมจริงได้อย่างปลอดภัย

มีเสถียรภาพ และเชื่อถือได้
ปัญหา: อ่อนไหวเกินไปสำหรับโลกแห่งความเป็นจริง
คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาศัย qubit ซึ่งเป็นหน่วยข้อมูลพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม Qubit แทนสถานะของระบบทางกายภาพ ทำหน้าที่เป็นพาหะข้อ

มูล และใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ควอนตัม เช่น superposition และ entanglement
สถานะทางกายภาพเหล่านี้มีความเปราะบางอย่างยิ่ง แม้การรบกวนเล็กน้อย เช่น สนามแม่เหล็กไฟฟ้า หรือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างห้องเพียงเล็กน้อย ก็สามารถทำให้การคำนวณเสียหายไ

ด้ แม้ว่าปัญหานี้สามารถควบคุมได้ในห้องทดลอง แต่ในโรงงานปัจจัยเหล่านี้สร้างความท้าทายอย่างมาก
Safi อธิบายว่า การทำงานที่เชื่อถือได้ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมรอบตัว แม้แต่การสั่นสะเทือนเล็กน้อยหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ก็สามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้ ดังนั้นจึงสำคัญมากที่จะต้องจำลองและเข้าใจผลกระทบเหล่านี้ตั้งแต่ขั้นตอนแรก
จนถึงปัจจุบัน อุตสาหกรรมยังไม่พบว่าระบบควอนตัมเชื่อถือได้เพียงพอ หากผลลัพธ์ไม่แข็งแรงและคาดการณ์ได้ การนำไปใช

้ในธุรกิจถือว่ามีความเสี่ยงสูง คำถา

มเกี่ยวกับตำแหน่งการติดตั้ง ความเสถียร และความคุ้มค่าในการลงทุน ทำให้บริษัทตัดสินใจได้ยาก
แนวทางแก้ไข: จำลองก่อนติดตั้ง
นี่คือจุดที่ Digital twin ของ Safi สร้างความแตกต่างอย่างชัดเจน Digital twin จำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมและสภาพแวดล้อมที่จะใช้งาน ก่อนการติดตั้งจริง โมเดลนี้รวมข้อมูลจากเซนเซอร

์สภาพแวดล้อม สถิติความผิดพลาด และการจำลองแหล่งรบกวนที่อาจเกิดขึ้นกับฮาร์ดแวร์ที่ทราบอยู่แล้ว
วิธีการเชิงรุกนี้ช่วยให้สามารถตอบคำถามสำคัญได้ล่วงหน้า เช่น
คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมหรือไม่
ความผิดพลาดประเภทใดจะเกิดขึ้น
ข้อผิดพลาดเหล่านั้นจะลดคุณภาพการคำนวณมากน้อยเพียงใด
มาตรก

ารใดจะช่วยทำให้ระบบมีเสถียรภาพ เช่น การเพิ่มการป้องกัน การเลือกตำแหน่งติดตั้งใหม่ หรือการปรับค่าการทำงานแบบอัตโนมัติ
ตัวอย่างเช่น ในโรงงานที่มีหุ่นยนต์ขนส่ง การผลิตสร้างแรงสั่นสะเทือน และสายไฟสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า Digital twin สามารถจำลองผลกระทบต่อความเสถียรของ qubit ได้อย่างแม่นยำ ทำให้เห็นว่าความผิดพลาดใดยอมรับได้และความผิดพลาดใดไม่สามารถยอมรับได้
นอกจากนี้ Digital twin ยังทำงานต่อเนื่อง หากสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลง เช่น มีการปรับปรุงโครงสร้างหรือเพิ่มเครื่องจักรใหม่ เ

ซนเซอร์จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงและประเมินผ

ลกระทบที่อาจเกิดขึ้น
ประโยชน์: ทำให้การใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมคาดการณ์ได้
ด้วย Digital twin บริษัทต่าง ๆ จึงมีข้อมูลเชื่อถือได้ในการตัดสินใจเกี่ยวกับการใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอุตสาหกรรม พวกเขาสามารถประเมินความเสี่ยงได

้เต็มที่ก่อนลงทุนจำนวนมาก และเข้าใจความต้องการที่จำเป็นเพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างเสถียร
Safi อธิบายว่า ในงานวิจัยของเธอ เธอศึกษาการพัฒนา quantum algorithms และฮาร์ดแวร์ร่วมกัน เพื่อแก้ไขปัญหาการปรับแต่งและความท้าทายทางอุตสาหกรรมที่ซับซ้อน ซึ่งวิธีการแบบคลาสสิกไม่สามารถแก้ไขได้ Digital twin ของเธ

อช่วยเชื่อมช่องว่างระหว่างงานวิจัยเชิงทฤษฎีกับการใช้งานจริง
เพื่อให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถออกจากห้องทดลองเฉพาะทางและทำงานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมได้อย่างเสถียร ระบบเหล่านี้ต้องมีความเสถียร ขยายตัวได้ และเชื่อถือได้เทียบเท่ากับระบบ IT ที่ใช้งานในชีวิตประจำวัน