Buzz
Trong khi các hệ thống lượng tử dần tiến gần khả năng xử lý các bài toán hữu ích, việc xây dựng một thước đo minh bạch và có thể so sánh giữa các nền tảng trở thành điều không thể thiếu.
Một chuẩn benchmark mới do các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Jülich (Đức) công bố đã thiết lập phương pháp đo hiệu suất của các bộ xử lý lượng tử (QPU), trong bối cảnh công nghệ lượng tử đang dần vượt qua giới hạn của máy tính cổ điển. Đây là bước tiến quan trọng để xác định thời điểm các hệ thống lượng tử có thể giải quyết các bài toán vượt xa khả năng của siêu máy tính hiện tại.
Nhóm nghiên cứu đánh giá 19 QPU đến từ 5 nhà cung cấp lớn: IBM, Quantinuum, IonQ, Rigetti và IQM, dựa trên hai tiêu chí: độ rộng (số lượng qubit) và độ sâu (độ phức tạp và thời gian thực thi của mạch lượng tử thông qua số lớp gate 2-qubit). IBM dẫn đầu về độ sâu, trong khi Quantinuum nổi bật với chip H2-1 đạt 56 qubit - ngưỡng mà ngay cả các hệ thống HPC cổ điển cũng khó mô phỏng chính xác.
Bài test chính trong chuẩn benchmark là MaxCut, một bài toán tổ hợp tối ưu nổi tiếng trong tin học lý thuyết, cho phép tăng độ khó bằng cách mở rộng kích thước đồ thị. Một QPU bị coi là "thất bại" khi kết quả đầu ra mang tính ngẫu nhiên, tức là trạng thái trộn hoàn toàn, mất đi thông tin lượng tử quan trọng.
Trong thử nghiệm, chip IBM Fez cho thấy khả năng duy trì thông tin lượng tử gần đến lớp thứ 300 trong bài toán 100 qubit với gần 1 triệu cổng 2-qubit, dẫn đầu về độ sâu. Ngược lại, chip Ankaa-2 của Rigetti có hiệu năng thấp nhất trong số các thiết bị được thử nghiệm.
Điểm nổi bật của chuẩn benchmark này là tính khả chuyển và dễ áp dụng, không phụ thuộc nền tảng, có thể chạy trên nhiều hệ thống lượng tử khác nhau và sử dụng thuật toán LR-QAOA (Linear Ramp Quantum Approximate Optimization Algorithm) để đảm bảo kết quả đo là chính xác, không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng nhiễu.
Một trong những phát hiện nổi bật nhất đến từ chip Quantinuum H2-1, khi hệ thống này vẫn duy trì kết quả chính xác ở mức 56 qubit và hơn 4.600 cổng 2-qubit, vượt qua giới hạn mô phỏng của các siêu máy tính hiện nay - đây là dấu hiệu ban đầu cho thấy ưu thế lượng tử (quantum advantage) đang dần hình thành, ít nhất trong một số bài toán cụ thể.
Tuy vậy, chuẩn benchmark này vẫn còn một số hạn chế. Các nhà nghiên cứu thừa nhận hiệu suất QPU còn dựa trên lịch trình tham số cố định, thay vì điều chỉnh linh hoạt trong quá trình tính toán, điều này có thể hạn chế khả năng tối ưu. Vì vậy, họ khuyến cáo chuẩn này nên được áp dụng cùng với các benchmark khác, và "chuẩn nào có bộ quy tắc rõ ràng, hữu ích nhất sẽ là tiêu chuẩn cuối cùng."
Anh Việt
