Vấn Đề Tiếng Ồn trong Vi Xử Lý Lượng Tử

Các máy tính lượng tử đang gặp phải một vấn đề lớn. Hoặc, để nói chính xác hơn, nhiều vấn đề vô cùng nhỏ. Những thiết bị tương lai này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa mọi thứ từ ngành công nghiệp tài chính đến phát hiện thuốc bằng cách tận dụng sức mạnh của không chắc chắn lượng tử - thay vì sử dụng bit như laptop hoặc điện thoại của bạn, máy tính lượng tử sử dụng qubits, có nghĩa là chúng sẽ có khả năng thực hiện một số nhiệm vụ nhanh hơn nhiều so với máy tính truyền thống và có thể tốt hơn trong việc mô phỏng các quy trình tự nhiên.

Các tên lớn trong ngành công nghiệp công nghệ như Google, Microsoft và IBM đang rục rịch xây dựng các thiết bị lượng tử, nhưng tổng thể lĩnh vực đang mắc kẹt trong một thời kỳ được biết đến trong ngành là “lượng tử quy mô trung gian nhiễu,” hay NISQ. Các máy tính lượng tử hiện nay là những thiết bị tinh tế có thể bị lệch hướng bởi can thiệp môi trường nhỏ nhất: Chúng chậm, có quy mô nhỏ và không chính xác, điều này có nghĩa là hiện tại chúng hơi vô ích.

Sabrina Maniscalco hy vọng thay đổi điều đó. Bà là đồng sáng lập và CEO của Algorithmiq, một trong số ít các công ty khởi nghiệp đang phát triển phần mềm cho các máy tính lượng tử nhiễu chúng ta có sẵn ngày nay. “Phần mềm và thuật toán cho các thiết bị gần hạn chế là chìa khóa để mở khám ứng dụng công nghiệp hữu ích,” bà nói.

Công ty này xuất phát từ nghiên cứu tại Đại học Helsinki, nơi Maniscalco là giáo sư về thông tin lượng tử, vi xử lý và logic, sau thời kỳ làm việc tại Nam Phi, Edinburgh và quê nhà Sicily của bà. “Nó bắt đầu với việc chúng tôi cố gắng tìm ra ứng dụng tốt nhất cho những máy tính lượng tử đầu tiên, nhiễu nhiễm,” bà nói.

Họ quyết định giải quyết vấn đề “tiếng ồn.” Algorithmiq đang phát triển cách để chống lại tiếng ồn làm ảnh hưởng đến máy tính lượng tử: không phải tiếng của quạt làm mát, mà là những thay đổi môi trường nhỏ nhất có thể đẩy qubits ra khỏi trạng thái tinh tế gọi là siêu vị trí. Đây chính là trạng thái - có thể được coi là không phải 0 hoặc 1, mà là cả hai cùng một lúc - khiến máy tính lượng tử trở nên mạnh mẽ, nhưng cũng khó xây dựng. 

Algorithmiq đang tìm ra các phương pháp phức tạp để mô phỏng tiếng ồn và giảm thiểu nó để những thiết bị đầu tiên có thể được sử dụng cho các thí nghiệm. Ban đầu, công ty tập trung vào mô phỏng hóa học - một trường hợp sử dụng tiềm năng hứa hẹn cho máy tính lượng tử vì chúng mô phỏng sự không chắc chắn của tự nhiên. Nó đang đánh giá thuật toán giảm tiếng ồn của mình bằng cách mô phỏng các phân tử như dichromium - đủ đơn giản để mô phỏng được với máy tính lượng tử hiện tại nhưng đủ phức tạp để thể hiện sức mạnh của những thiết bị này. Maniscalco nói rằng Algorithmiq - gần đây công bố một đối tác với IBM - đang lên kế hoạch áp dụng những nguyên tắc tương tự cho các cấu trúc phức tạp hơn trong tương lai, với các ứng dụng tiềm năng bao gồm phát hiện thuốc trong ngành dược học. “Chúng tôi coi mình là công ty sinh học lượng tử đầu tiên,” bà nói. 

Bài viết này được xuất bản lần đầu trong số tháng 1/tháng 2 năm 2023 của tạp chí MYTOUR UK.