โดย Thank Thanedpol | เผยแพร่: 15 กรกฎาคม 2569 | อ้างอิง: Canva Newsroom

สรุปสาระสำคัญ

• นักวิจัยจาก Aalto University สร้าง superconducting quantum heat engine เครื่องแรกของโลกได้สำเร็จ

• ใช้หลักการ Otto cycle ควบคุมความร้อนผ่าน transmon qubit และ quantum refrigerator ตัวเดียว

• ช่วยลดความจำเป็นในการใช้สาย microwave จำนวนมหาศาล ซึ่งเป็นการแก้ปัญหาคอขวดด้านต้นทุนและสัญญาณรบกวนในคอมพิวเตอร์ควอนตัมยุคหน้า

วงการเทคโนโลยีกำลังเข้าใกล้ความจริงอีกหนึ่งขั้น เมื่อทีมนักวิจัยจาก Aalto University นำโดย Academy Professor Mikko Möttönen ได้เผยแพร่ผลงานการสร้าง superconducting quantum heat engine เครื่องแรกของโลกลงในวารสาร Nature Communications เมื่อวันที่ 13 กรกฎาคม 2026 ความสำเร็จนี้ไม่ใช่แค่การทดลองทางฟิสิกส์ที่น่าสนใจ แต่เป็นก้าวสำคัญที่จะช่วยลดความซับซ้อนและต้นทุนของการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมให้ขยายขนาดได้จริง

ทำไมเครื่องยนต์ความร้อนระดับควอนตัมถึงเปลี่ยนเกม
เพราะมันแก้ปัญหาจุดอ่อนที่ใหญ่ที่สุดของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบัน นั่นคือระบบสายสัญญาณ

ปกติแล้วการควบคุม qubit ต้องพึ่งพาสาย microwave จำนวนมากเพื่อส่งสัญญาณจากอุณหภูมิห้องลงไปยังระบบที่เย็นจัดใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ สายเหล่านี้มีราคาสูงถึงเส้นละหลายพันยูโร และยิ่งเพิ่มจำนวน qubit สายสัญญาณก็จะยิ่งสร้างสัญญาณรบกวน (noise) เข้าไปในระบบ การมีเครื่องยนต์ความร้อนที่ทำงานได้เอง (autonomous heat engine) ภายในวงจรตัวนำยิ่งยวด จะช่วยตัดความจำเป็นในการใช้สายเหล่านี้ลงได้อย่างมาก

กลไกการทำงานที่เรียบง่ายแต่ทรงพลัง
ทีมวิจัยใช้ quantum refrigerator ตัวเดียวทำหน้าที่เป็นทั้งแหล่งความร้อนและความเย็น

แทนที่จะใช้แหล่งร้อนและเย็นแยกกันเหมือนเครื่องยนต์ทั่วไป ทีมงานนำโดย Tuomas Uusnäcki ได้ออกแบบให้ transmon qubit ทำงานร่วมกับ quantum-circuit refrigerator โดยใช้ชุดคำสั่งควบคุมที่จับเวลาอย่างแม่นยำเพื่อขับเคลื่อนวงจรแบบ Otto cycle ผลลัพธ์ที่ได้คือการแปลงความร้อนระดับจิ๋วให้กลายเป็นงาน (positive work) ที่วัดค่าได้จริงอย่างเป็นวงจร ซึ่งถือเป็น proof of concept ที่ชัดเจนสำหรับวงการ

เป้าหมายต่อไปคือ 1,000 logical qubits ภายในปี 2035
เทคโนโลยีนี้เป็นรากฐานสำคัญต่อยุทธศาสตร์ Quantum Technology ของฟินแลนด์

การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มี logical qubits 1,000 ตัว อาจหมายถึงการต้องใช้ physical qubits หลายแสนตัว หากยังใช้เทคโนโลยีเดิม เราจะต้องเผชิญกับสายเคเบิลนับล้านเส้น แต่ด้วย autonomous device ที่กำลังพัฒนาต่อไป ปัญหาคอขวดด้านฮาร์ดแวร์นี้จะถูกทลายลง เปิดทางให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ทำงานได้เสถียรและมีต้นทุนที่จับต้องได้

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

• superconducting quantum heat engine ต่างจากเครื่องยนต์ความร้อนทั่วไปอย่างไร
  เครื่องยนต์ทั่วไปใช้แหล่งความร้อนและความเย็นแยกจากกัน แต่เครื่องยนต์ควอนตัมนี้ใช้ quantum refrigerator ตัวเดียวในการควบคุมทั้งการให้ความร้อนและทำให้เย็นลงแก่ qubit ตามคำสั่งที่กำหนด

• เทคโนโลยีนี้จะพร้อมใช้งานจริงเมื่อไหร่
  ขณะนี้ยังอยู่ในขั้น proof of concept และทีมวิจัยกำลังพัฒนาสู่ระบบ autonomous เต็มรูปแบบ เพื่อรองรับการขยายตัวของคอมพิวเตอร์ควอนตัมตามเป้าหมายภายในปี 2035