Siêu máy tính lượng tử mới của Trung Quốc phá vỡ kỷ lục thế giới

Được nghiên cứu và phát triển bởi một nhóm các chuyên gia mà dẫn đầu là nhà vật lý Pan Jianwei, siêu máy tính mới Jiuzhang 3.0 khiến các nhà khoa phải giật mình bởi tốc độ xử lý phép tính nhanh hơn bất kỳ máy tính lượng tử nào trên thế giới.

Jiuzhang 3.0 có tốc độ xử lý phép tính nhanh nhất thế giới hiện tại. Nguồn: Asia Times

Đáng kinh ngạc hơn, các chuyên gia cho biết có tổng cộng 255 photon (những hạt cực nhỏ di chuyển với tốc độ ánh sáng) trong chiếc máy tính đột phá này, vượt xa con số 113 photon mà Jiuzhang 2.0 đã từng đạt được trước đó và 76 photon của Jiuzhang 1.0.

Không những vậy, truyền thông Trung Quốc bày tỏ sự ấn tượng khi cho biết Jiuzhang 3.0 giải các bài toán dựa trên mẫu Gaussian boson, mô phỏng hành vi của các hạt ánh sáng đi qua ma trận tinh thể và kính, một mô hình toàn học thường dành cho tính toán lượng tử, nhanh gấp một triệu lần Jinzhang 2.0.

Họ cũng tiết lộ rằng Jiuzhang 3.0 thậm chí còn vượt trội hơn nhiều siêu máy tính nhanh nhất thế giới Frontier của Mỹ khi chỉ mất 1 micro giây để hoàn thành việc tính toán các mẫu Gaussian boson phức tạp nhất, trong khi niềm tự hào của Washington cần phải mất hơn 20 tỷ năm để đạt được.

“Với khả năng thực hiện các phép tính song song cực nhanh và những ưu thế vượt trội so với máy tính truyền thống, máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ trở thành công cụ đắc lực để giải quyết các vấn đề như: giải mã, tối ưu hóa dữ liệu lớn, dự báo thời tiết, thiết kế vật liệu và phân tích thành phần thuốc” – Ông Pan Jianwei cho biết.

Tháng 6/2022, công ty Xanadu có trụ sở tại Toronto cho biết có 219 photon trong máy tính lượng tử Borealis do công ty tự sáng chế, đồng thời tiết lộ thêm chiếc máy này chỉ mất 36 micro giây để giải mẫu Gaussian boson, trong khi một máy tình truyền thống phải mất 9.000 năm để thực hiện tác vụ này.

Tuy nhiên, nhiều chuyên gia công nghệ cho biết các công ty nên cân nhắc khi so sánh các loại máy tính lượng tử khác nhau, do chúng được thiết kế theo từng phương pháp riêng biệt. Hiện tại, máy tính lượng tử được chia làm ba loại dựa trên thành phần cấu tạo, gồm: Máy tính lượng tử dựa trên điện tử (siêu dẫn), máy tính lượng tử dựa trên nguyên tử và máy tính lượng tử dựa trên photon (quang lượng tử).

Một cuộc khảo sát cho thấy khoảng 40% chuyên gia tin rằng máy tính lượng tử dựa trên điện tử sẽ được sử dụng nhiều nhất trong thập kỷ tới, 35% tin rằng chiến thắng sẽ thuộc về máy tính dựa trên nguyên tử, trong đó chỉ 26% ủng hộ máy tính sử dụng photon.

Ưu thế cũng đang nghiêng về máy tính lượng tử dựa trên điện tử, khi các gã khổng lồ trong giới công nghệ như: Google hay IBM đang ưu tiên sử dụng, trong khi đó các công ty nhỏ hơn dành sự quan tâm cho máy tính photo.

Thị trường máy tính quang lượng tử hiện tại là sự cạnh tranh của những cái tên như: PsiQuantum đến từ Mỹ, ORCA Computing, Nu Quantum đến từ Anh, Xanadu từ Canada hay Quandela của Pháp. Trong khi đó, mọi sự chú ý của ngành máy tính quang lượng tử tại quốc gia tỷ dân đều đổ dồn vào nhóm phát triển của ông Pan Jianwei tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc.

Các công ty dựa trên hai phương pháp khoa học để tạo ra nguồn sáng cho máy tính lượng tử dựa trên photon, gồm: photon đơn (PsiQuantum, Nu Quantum) và đèn vắt (Xanadu và USTC). Trong đó, phương pháp tiếp cận photo đơn tốn nhiều chi phí hơn.

Nhiệm vụ đặc biệt

Vào tháng 12/2020, nhóm của ông Pan Jianwei đã cho ra mắt máy tính lượng tử ánh sáng đầu tiên của Trung Quốc Jiuzhang 1.0. Khi đó, quốc gia tỷ dân khẳng định rằng họ đã đạt được “ưu thế lượng tử” –điểm mà tại đó máy tính lượng tử có thể vượt xa hiệu suất của siêu máy tính trong một số lĩnh vực nhất định.

Họ cũng tiết lộ rằng Jiuzhang 1.0 nhanh hơn 10 tỷ lần so với Sycamore 55 qubit của Google, một máy tính lượng tử dựa trên điện tử.

Đặc biệt, loại máy tính Jiuzhang này được chế tạo để chỉ thực hiện một nhiệm vụ là lấy mẫu Gaussian boson.

Nhiệm vụ này yêu cầu máy tính phải tạo ra một mẫu từ phân bố xác suất của các phép đo đơn photon đầu ra của mạch điện. Mỗi photon được tìm thấy đồng nghĩa với việc tốc độ của máy tính lượng tử sẽ tăng gấp đôi.

Scott Aaronson, Giáo sư tại Đại học Texas, Austin và là người đồng phát minh phương pháp lấy mẫu Gaussian boson, cho biết ông không nghĩ rằng việc lấy mẫu Gaussian boson sẽ trở thành một dạng điện toán lượng tử phố quát. Ông cũng nhận định Jiuzhang được thiết kế chỉ để chứng minh “ưu thế lượng tử”.

Một số nhà khoa học khác cho biết việc lấy mẫu Gaussian boson có thể được áp dụng trong lắp ghép phân tử - tức kết hợp các cặp phân tử khác nhau nhằm sản xuất dược phẩm.

Tùng Lâm