Microsoft ra mắt chip lượng tử đầu tiên của mình, hứa hẹn mở ra kỷ nguyên điện toán lượng tử chỉ trong vài năm tới, mang lại những tiến bộ vượt bậc cho nhân loại.

Chip lượng tử này là thành quả của Microsoft sau 17 năm nghiên cứu không ngừng nghỉ.

Trong một bất ngờ lớn, Microsoft đã công bố chip lượng tử đầu tiên của mình mang tên Majorana 1, được xem là bước tiến đáng kể trong ngành điện toán lượng tử, có thể giải quyết những vấn đề quy mô lớn.

Cốt lõi của máy tính lượng tử chính là các qubit, đơn vị thông tin tương tự như bit nhị phân trong máy tính hiện tại. Các hãng lớn như IBM, Microsoft và Google đã nỗ lực tạo ra qubit ổn định, do qubit dễ bị nhiễu và gặp phải các vấn đề như lỗi hoặc mất mát dữ liệu.

Majorana 1 có thể chứa đến một triệu qubit trên một chip, với kích thước gần như tương đương với CPU trong máy tính để bàn và máy chủ. Thay vì sử dụng electron như các bộ xử lý truyền thống, Microsoft đã áp dụng hạt Majorana – loại hạt lý thuyết do Ettore Majorana mô tả từ năm 1937. Thành tựu này có được nhờ phát minh ra “topoconductor đầu tiên trên thế giới” – vật liệu có khả năng quan sát và kiểm soát các hạt Majorana, giúp qubit trở nên ổn định hơn.

Microsoft đã công bố chi tiết kết quả nghiên cứu trong một bài báo được bình duyệt trên tạp chí Nature, giải thích phương pháp tạo ra qubit topo. Công ty cũng phát triển một loại vật liệu mới kết hợp indium arsenide và nhôm, đồng thời tích hợp tám qubit topo vào một chip, với mục tiêu tiến tới một triệu qubit.

Một con chip với khả năng chứa một triệu qubit sẽ có thể thực hiện các mô phỏng với độ chính xác vượt trội, từ đó giúp nâng cao sự hiểu biết về thế giới tự nhiên và mang đến những bước đột phá trong y học cũng như khoa học vật liệu. Đây chính là lời hứa mà điện toán lượng tử đã mang lại trong suốt nhiều năm qua, và Microsoft tin rằng siêu dẫn topo – hay topoconductor – sẽ là bước tiến quan trọng tiếp theo.

“Ban lãnh đạo của chúng tôi đã gắn bó với chương trình này suốt 17 năm qua. Đây là chương trình nghiên cứu dài nhất trong lịch sử công ty,” ông Zulfi Alam, Phó Chủ tịch mảng lượng tử của Microsoft, chia sẻ. “Sau 17 năm không ngừng nỗ lực, chúng tôi tự hào giới thiệu kết quả không chỉ đáng kinh ngạc mà còn hoàn toàn có thể thực hiện được. Những thành tựu này sẽ tái định hình một cách căn bản lộ trình tiếp theo trong lĩnh vực lượng tử.”

Ông Alam, người đã góp phần quan trọng vào dự án HoloLens và các kỹ thuật chế tạo tiên tiến, là một nhân tố không thể thiếu trong chiến lược máy tính lượng tử của Microsoft. Nhóm nghiên cứu lượng tử của công ty bao gồm các nhà khoa học, kỹ sư và chuyên gia kỹ thuật, tất cả đều đã dành nhiều năm để xây dựng một máy tính lượng tử có khả năng mở rộng dựa trên qubit topo.

“Chúng tôi đã dừng lại và tự hỏi ‘Vậy transistor trong thế giới lượng tử cần có những đặc điểm gì?’” chuyên gia kỹ thuật Chetan Nayak của Microsoft chia sẻ. “Và đó chính là cách chúng tôi đạt được bước đột phá này – sự kết hợp độc đáo, chất lượng tuyệt vời và những yếu tố quan trọng trong cấu trúc vật liệu mới đã cho phép tạo ra loại qubit mới, từ đó xây dựng nên toàn bộ kiến trúc của chúng tôi.”

Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) hiện đã chọn Microsoft là một trong hai công ty tiến vào giai đoạn cuối của dự án “Hệ thống chưa được khám phá cho điện toán lượng tử quy mô công nghiệp” (US2QC). Microsoft sẽ xây dựng một nguyên mẫu máy tính lượng tử có khả năng chịu lỗi dựa trên qubit topo “trong vài năm tới, thay vì phải chờ đợi hàng thập kỷ.”

“Một máy tính lượng tử với một triệu qubit không chỉ là cột mốc quan trọng – đó là chìa khóa mở ra các giải pháp cho những bài toán hóc búa nhất trên thế giới,” ông Nayak nhấn mạnh. “Con đường dẫn đến điện toán lượng tử hữu ích giờ đây đã rõ ràng. Công nghệ nền tảng đã được chứng minh, và chúng tôi tin rằng kiến trúc của mình có khả năng mở rộng. Thỏa thuận mới với DARPA xác nhận cam kết của chúng tôi trong việc không ngừng tiến tới mục tiêu: xây dựng một cỗ máy có thể thúc đẩy khám phá khoa học và giải quyết các vấn đề thiết yếu.”