Máy tính lượng tử mới mạnh gấp 100 lần siêu máy tính mạnh nhất thế giới

Năm 2019, máy tính lượng tử của Google đã làm giới khoa học sửng sốt khi có thể giải được một bài toán siêu khó trong thời gian 200 giây. Trong khi đó, siêu máy tính truyền thống phải tốn 10.000 năm mới có thể giải được bài toán này. Google đã chứng minh được "Ưu thế Lượng tử", một thuật ngữ cho thấy các máy tính lượng tử chứng minh được sức mạnh tiến bộ vượt bậc của mình so với các máy tính truyền thống.

Theo Gizmodo, một công ty điện toán lượng tử có tên Quantinuum mới đây đã công bố một máy tính lượng tử mới với sức mạnh tính toán vượt trội gấp 100 lần so với máy tính lượng tử của Google. Như vậy, nếu so sánh với tốc độ giải bài toán của máy tính lượng tử Google, máy tính của Quantinuum chỉ mất 2 giây để giải xong.

Máy tính lượng tử hoạt động dựa trên các bit lượng tử. Bit lượng tử - viết tắt là qubit - giống như bit máy tính thông thường, ngoại trừ việc giá trị của chúng có thể đồng thời là cả 0 và 1. Nhờ đặc tính lượng tử kỳ lạ này, các máy tính có thể xem xét nhiều giải pháp cho một vấn đề nhanh hơn máy tính thông thường. Cuối cùng, máy tính lượng tử sẽ có khả năng giải quyết các vấn đề mà máy tính bình thường không thể.

Nhưng máy tính lượng tử không giống như máy tính thông thường. Đó là vì các qubit của chúng thường là các nguyên tử được làm lạnh siêu độ, được sắp xếp thành một mảng. Khi được làm lạnh đến mức độ như vậy, các nguyên tử bước vào trạng thái lượng tử. Ngay khi giá trị của bất kỳ qubit nào trở nên chắc chắn, trạng thái lượng tử mất đi tính kết hợp và hoạt động lượng tử sẽ sụp đổ. Vì lý do đó, 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 dùng bộ xử lý Sycamore của Google vào năm 2019 chỉ mất khoảng 200 giây để thực hiện một tác vụ mà một siêu máy tính tiên tiến nhất phải mất tới 10.000 năm để ra kết quả. Tuy nhiên, máy tính lượng tử Quantinuum còn vượt trội hơn cả Sycamore của Google.

Để đạt được kết quả này, Quantinuum đã nâng cấp bộ xử lý H2-1 của họ từ hệ thống 32 qubit lên hệ thống 56 qubit, làm tăng đáng kể sức mạnh tính toán. Máy tính lượng tử của Quantinuum cũng chạy thuật toán với mức tiêu thụ năng lượng ít hơn khoảng 30.000 lần so với mức năng lượng để chạy thuật toán đó trên một máy tính thông thường.

Quan trọng hơn, máy tính Quantinuum đã đạt được kỷ lục mới về đánh giá chuẩn entropy chéo, một thước đo được sử dụng để so sánh hiệu suất của các máy tính lượng tử khác nhau. Đây được xem như phép đo lường sức mạnh tiêu chuẩn của các hệ thống máy tính lượng tử. Hệ thống càng nhiễu, kết quả của bạn càng tệ (điểm số sẽ gần với 0 hơn là 1).

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

Máy tính lượng tử là bàn thử nghiệm cho tương lai của thông tin, bao gồm cả cách mà mọi người lưu trữ và di chuyển dữ liệu, cũng như tính toán thông tin mới.

"Thí nghiệm mà chúng tôi mô tả dường như không thể giải quyết bằng vật lý tiêu chuẩn (phi lượng tử), vốn 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. "Vì vậy, có vẻ như sự rối lượng tử có thể tạo ra các trường hợp trông có vẻ giống như du hành thời gian".

Điện toán lượng tử đôi khi giống như khoa học viễn tưởng, bởi vì nó dường như rất kỳ lạ khi tận dụng lĩnh vực vượt ra ngoài các tính toán vật lý thông thường để thực hiện các phép tính phức tạp. Nhưng khi các hệ thống ngày càng trở nên tốt hơn, và ứng dụng của chúng sẽ ngày càng đa dạng hơn. Hiện tại, mặc dù vẫn bị giới hạn trong môi trường nghiên cứu, nhưng máy tính lượng tử đang ngày càng tạo ra nhiều hơn những bước đột phá trong tương lai.

Phan Hoàng - Gizmodo