Ra mắt máy tính lượng tử mới mạnh mẽ gấp 100 lần, đánh bại kỷ lục 'Ưu thế Lượng tử' của Google

Ngoài ra, thiết bị lượng tử này cũng được tuyên bố tiêu thụ năng lượng ít hơn 30.000 lần so với máy tính truyền thống khi thực hiện các phép tính tương tự.

Vào năm 2019, Google đã khiến thế giới khoa học kinh ngạc khi chứng minh 'Ưu thế Lượng tử' - thuật ngữ chỉ sự vượt trội tiến bộ của máy tính lượng tử so với các máy tính truyền thống. Lúc đó, máy tính lượng tử của Google giải quyết một bài toán vô cùng phức tạp trong chỉ 200 giây, trong khi máy tính truyền thống phải mất đến 10.000 năm để hoàn thành.

Bây giờ, một công ty máy tính lượng tử có tên Quantinuum đã ra mắt một thiết bị lượng tử mới với khả năng mang lại kết quả vượt trội lên tới 100 lần so với máy tính lượng tử của Google.

Máy tính lượng tử là gì?

Máy tính lượng tử hoạt động dựa trên các bit lượng tử, hay còn gọi là qubit. Qubit tương tự như bit máy tính thông thường, nhưng khác biệt ở chỗ giá trị của chúng có thể là cả 0 và 1 đồng thời. Nhờ tính chất lạ lùng này, máy tính lượng tử có khả năng xem xét nhiều giải pháp cho một vấn đề nhanh hơn máy tính cổ điển. Cuối cùng, máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề mà máy tính truyền thống không thể giải quyết.

Tuy nhiên, máy tính lượng tử không giống như máy tính thông thường vì qubit của chúng thường là các nguyên tử được làm lạnh siêu độ, được sắp xếp thành một mảng. Khi làm lạnh đến mức độ như vậy, các nguyên tử bước vào trạng thái lượng tử. Khi giá trị của bất kỳ qubit nào cũng trở nên chắc chắn, trạng thái lượng tử sẽ mất tính kết hợp và hoạt động lượng tử sẽ bị sụp đổ. Vì lí do này, máy tính lượng tử hiện tại chỉ tồn tại trong các môi trường nghiên cứu và phòng thí nghiệm chuyên dụng.

Máy tính lượng tử Quantinuum so với Google mạnh như thế nào?

Máy tính lượng tử Sycamore của Google vào năm 2019 chỉ mất khoảng 200 giây để hoàn thành một nhiệm vụ mà một siêu máy tính cổ điển tiên tiến nhất sẽ mất khoảng 10.000 năm. Tuy nhiên, máy tính lượng tử Quantinuum vượt trội hơn cả Sycamore của Google.

Để đạt được kết quả này, nhóm Quantinuum đã nâng cấp bộ xử lý H2-1 từ 32 qubit lên 56 qubit, làm tăng đáng kể sức mạnh tính toán. Hơn nữa, theo thông báo của Quantinuum, máy tính lượng tử của họ cũng sử dụng năng lượng ít hơn khoảng 30.000 lần so với việc chạy thuật toán đó trên một máy tính cổ điển.

Quan trọng hơn, máy tính Quantinuum đã thiết lập kỷ lục mới về đánh giá chuẩn entropy chéo, một chỉ số được sử dụng để so sánh hiệu suất của các máy tính lượng tử khác nhau. Đây là phép đo chuẩn cho sức mạnh của các hệ thống máy tính lượng tử. Mức đánh giá này càng thấp, hệ thống càng nhiễu và kết quả càng tệ (điểm số sẽ gần với 0 hơn là 1).

Điểm số của máy tính lượng tử Google năm 2019 về đánh giá chuẩn entropy chéo là ~0,002; điểm số của H2-1 là ~0,35. Điều này cho thấy hệ thống lượng tử của Quantinuum có hiệu suất cao hơn gấp hơn 100 lần so với hệ thống của Google.

Thông báo của Quantinuum cho biết: 'Khác với các thông báo trước đây liên quan đến các thí nghiệm XEB, 35% đánh dấu một bước tiến lớn đến giới hạn trung thực lý tưởng 100% trong đó ưu thế tính toán của máy tính lượng tử nằm trong tầm tay'. Nghiên cứu của nhóm hiện được lưu trữ trên máy chủ tiền in arXiv.

Máy tính lượng tử có các ứng dụng khác không?

Máy tính lượng tử là bước thử nghiệm cho tương lai của thông tin – bao gồm cả cách mà con người lưu trữ và di chuyển dữ liệu, cũng như tính toán thông tin mới. Năm ngoái, một nhóm nghiên cứu khác đã chỉ ra cách máy tính lượng tử có thể thực hiện các phép tính giống như du hành thời gian.

'Thí nghiệm mà chúng tôi mô tả dường như không thể giải quyết bằng vật lý phi lượng tử tiêu chuẩn, mà tuân theo mũi tên thời gian bình thường,' David Arvidsson-Shukur, một nhà vật lý lượng tử tại Đại học Cambridge và là tác giả chính của nghiên cứu, nói với Gizmodo vào thời điểm đó. 'Vì vậy, có vẻ như sự rối lượng tử có thể tạo ra các trường hợp giống như du hành thời gian.'

Năm trước đó, một nhóm khác tuyên bố họ đã phát hiện ra cách để tạo ra một lỗ hổng lượng tử - một cổng thông qua đó thông tin lượng tử có thể di chuyển tức thì.

Quantinuum cũng điều hành một mạch thông tin riêng của họ. Năm 2022, một nhóm nghiên cứu sử dụng máy tính lượng tử Quantinuum đã thành công trong việc tạo ra một trạng thái mới của vật chất bằng cách sử dụng laser để phá vỡ các qubit và xây dựng dãy Fibonacci.

Điện toán lượng tử đôi khi có vẻ như là khoa học viễn tưởng, vì nó dường như rất kỳ lạ khi vượt ra ngoài lĩnh vực vật lý cổ điển để thực hiện các tính toán phức tạp. Nhưng với sự tiến bộ ngày càng tốt hơn của các hệ thống này, và các ứng dụng của chúng ngày càng đa dạng hơn (mặc dù một số gần như vượt quá giới hạn của những giấc mơ viễn tưởng), hiện tại, chúng vẫn bị giới hạn trong các môi trường nghiên cứu, nhưng máy tính lượng tử đang từ từ mở ra một thế giới ngày mai ngay hôm nay.