Buzz
Cơ bản, đây là một dạng thử nghiệm ‘ưu thế lượng tử’, trong đó máy tính lượng tử thực hiện các phép tính mà ngay cả siêu máy tính cũng cần một thời gian rất dài mới có thể giải quyết.
Máy tính lượng tử từ lâu đã được cho là có khả năng thực hiện những phép toán mà ngay cả những siêu máy tính mạnh nhất hiện nay cũng không thể làm được. Tuy nhiên, việc đạt được điều này vẫn còn là một thử thách lớn. Mới đây, các nhà khoa học đã thành công trong việc ứng dụng máy tính lượng tử để tạo ra chuỗi số ngẫu nhiên hoàn toàn – điều mà máy tính cổ điển không thể thực hiện.
Ứng dụng này dựa trên ‘giao thức ngẫu nhiên chứng nhận’ (certified randomness protocol) do Scott Aaronson và Shih-Han Hung đề xuất. Về cơ bản, nó giống với các thử nghiệm ‘ưu thế lượng tử’, nơi máy tính lượng tử thực hiện các phép tính mà siêu máy tính phải mất rất lâu mới có thể giải quyết. Tuy nhiên, thay vì chỉ nhằm mục đích chứng minh khả năng tính toán, giao thức này nhắm đến những ứng dụng thực tiễn, đặc biệt trong các lĩnh vực yêu cầu số ngẫu nhiên như mã hóa và bảo mật dữ liệu.
‘Khi tôi đề xuất giao thức này vào năm 2018, tôi không biết phải đợi bao lâu mới thấy nó được thử nghiệm thực tế,’ Aaronson chia sẻ. ‘Việc thực hiện giao thức này không chỉ là một mốc quan trọng, mà còn là bước đầu tiên để ứng dụng máy tính lượng tử trong việc tạo ra các chuỗi bit ngẫu nhiên cho mã hóa và bảo mật thực tế.’
Khác với máy tính lượng tử, máy tính cổ điển không thể tạo ra số ngẫu nhiên thực sự – chúng chỉ mô phỏng ngẫu nhiên thông qua các thuật toán. Một số phương pháp ‘lạ’ trước đây đã được dùng để tạo ra ngẫu nhiên, ví dụ như sử dụng hình ảnh từ đèn dung nham (lava lamp). Tuy nhiên, dù cách làm có sáng tạo đến đâu, nếu được lập trình trên máy tính cổ điển, chúng vẫn có thể bị can thiệp và giải mã. Máy tính lượng tử thì khác: nếu ai đó cố gắng thao túng quá trình, kết quả sẽ không còn được coi là ‘ngẫu nhiên chứng nhận’ nữa.
Giao thức này bao gồm hai bước. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đưa vào máy tính lượng tử các ‘thách thức’, yêu cầu hệ thống chọn ngẫu nhiên giữa nhiều phương án để giải quyết. Sau đó, kết quả được kiểm tra bởi các siêu máy tính, bao gồm những hệ thống mạnh mẽ nhất thế giới, để xác minh rằng chuỗi số đó thực sự không thể đoán trước. Họ đã sử dụng máy tính lượng tử trapped-ion 56 qubit mang tên Quantinuum System Model H2, hoạt động từ xa và cho ra kết quả ngẫu nhiên thực sự.
‘Chúng tôi đang chứng kiến một bước tiến quan trọng, đánh dấu sự gia nhập của điện toán lượng tử vào thế giới ứng dụng thực tế,’ ông Rajeeb Hazra, Chủ tịch và CEO của Quantinuum, chia sẻ. ‘Việc tạo ra chuỗi số ngẫu nhiên được chứng nhận không chỉ khẳng định sức mạnh của công nghệ trapped-ion mà còn thiết lập một chuẩn mực mới trong bảo mật lượng tử và các mô phỏng cao cấp, đặc biệt là trong tài chính, sản xuất và nhiều ngành khác.’
Mới đây, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kiến trúc máy tính lượng tử để mô phỏng một trong những kịch bản kết thúc của vũ trụ. Dù hệ thống máy tính lượng tử hoàn chỉnh vẫn còn là điều khó đạt được, nhưng những bước đi đầu tiên để hiện thực hóa khả năng ‘tính toán kiểu mới’ này đã chính thức được khởi động.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature.
