Hệ thống máy tính lượng tử với hàng trăm nghìn đến hàng triệu qubit đang được IBM và Google phát triển, dự kiến sẽ hoàn thiện trong 10 năm tới.
Cuối năm ngoái, IBM đã giành kỷ lục về máy tính lượng tử lớn nhất với bộ xử lý gồm 433 bit lượng tử, hay qubit, đơn vị xử lý thông tin lượng tử. Tại hội nghị thượng đỉnh G7, hãng công bố tham vọng lớn hơn: hoàn thiện máy tính 100.000 qubit trong vòng 10 năm tới.
IBM cho biết họ sẽ chi 100 triệu USD để tạo ra một siêu máy tính có khả năng giải quyết những vấn đề mà không siêu máy tính nào khác giải được. Ý tưởng của IBM là sử dụng máy tính 100.000 qubit này, kết hợp với những siêu máy tính tốt nhất để tạo ra loại thuốc mới, phân bón mới, hợp chất pin mới và hàng loạt ứng dụng khác.
Điện toán lượng tử xử lý thông tin dựa trên việc khai thác tính chất của các hạt cơ bản. Các electron, nguyên tử và phân tử nhỏ có thể tồn tại ở nhiều trạng thái năng lượng cùng một lúc, được gọi là nguyên lý chồng chất và trạng thái của các hạt có thể liên kết với nhau. Mỗi qubit có thể tồn tại đồng thời ở trạng thái 0 và 1, thay vì 0 hoặc 1 như các bit máy tính thông thường, nhờ đó có thể thực hiện nhiều phép tính cùng lúc.
Máy tính lượng tử của IBM. (Ảnh: IBM).
Máy tính lượng tử hàng triệu qubit
Bất chấp lời hứa của nó, cho đến nay máy tính lượng tử đã không làm được bất cứ điều gì hữu ích mà siêu máy tính thông thường không thể làm được. Lý do là chúng không có đủ qubit và các hệ thống máy tính lượng tử dễ bị gián đoạn bởi những nhiễu loạn nhỏ, được gọi là tiếng ồn.
Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng các hệ thống máy tính lượng tử sẽ phải mở rộng quy mô đáng kể để chúng có thể dành một phần lớn qubit cho việc sửa lỗi do nhiễu gây ra.
Do đó, chỉ riêng số lượng qubit không đại diện cho khả năng của máy tính lượng tử. Các chi tiết cụ thể về cách các qubit được xây dựng, khả năng sửa lỗi tiếng ồn và khả năng hoạt động trong thế giới thực vẫn còn phải chờ xem.
IBM không phải là công ty duy nhất có mục tiêu lớn. Google cho biết họ muốn tạo ra một máy tính lượng tử một triệu qubit vào cuối thập kỷ này, trong đó chỉ 10.000 qubit sẽ được sử dụng để tính toán và phần còn lại để sửa lỗi.
IonQ đang đặt mục tiêu có 1.024 “qubit logic”, mỗi qubit logic được tạo thành từ một mạch sửa lỗi gồm 13 qubit vật lý, vào năm 2028. PsiQuantum, giống như Google, cũng đang hướng tới xây dựng qubit máy tính lượng tử thứ một triệu, nhưng không tiết lộ mốc thời gian hoặc sửa cấu hình.
Không có gì đảm bảo thành công
IBM cho biết, các qubit của IBM hiện được tạo thành từ các vòng kim loại siêu dẫn, giống như các nguyên tử khi hoạt động ở nhiệt độ millikelvin, chỉ cao hơn một chút so với độ không tuyệt đối, hay -273 độ C. Các qubit loại này chỉ có thể được mở rộng tối đa 5.000 qubit với công nghệ hiện tại, không đủ lớn để mang lại nhiều lợi ích tính toán.
Hiện tại, mỗi qubit siêu dẫn của IBM cần khoảng 65 watt để hoạt động. Với 100.000 qubit, sẽ cần một nhà máy điện hạt nhân để cung cấp năng lượng và hàng tỷ đô la để phát triển máy tính. Jay Gambetta, phó chủ tịch phụ trách điện toán lượng tử của IBM, cho biết công ty dự định sử dụng công nghệ “chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung ” (CMOS) có thể được cài đặt bên cạnh các qubit để vận hành. họ chỉ có hàng chục milliwatt điện.
Gambetta thừa nhận CMOS vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và các công nghệ cần thiết cho siêu máy tính lượng tử vẫn chưa tồn tại.
Không có gì đảm bảo rằng 100 triệu đô la chi cho dự án này sẽ đủ để tạo ra một máy tính 100.000 qubit. “Chắc chắn là có rủi ro,” Gambetta nói.
Joe Fitzsimons, Giám đốc điều hành của Horizon Quantum, một nhà phát triển phần mềm lượng tử có trụ sở tại Singapore cho biết : “Đây sẽ không phải là một hành trình hoàn toàn suôn sẻ .
Theo Fitzsimons, kế hoạch của IBM có ý nghĩa, bất chấp những rào cản tiềm ẩn. Chuyên gia này cho biết: “Ở quy mô này, sẽ rất khó để phát triển các hệ thống điều khiển có thể vận hành một lượng lớn qubit như vậy một cách hiệu quả” .
- Máy tính lượng tử lạnh nhất thế giới này sẽ đánh bại Google
- Trung Quốc phát triển thành công máy tính lượng tử đầu tiên trên thế giới
- Sinh đôi phát hiện điều kỳ lạ, người mẹ bàng hoàng khi biết sự thật chỉ có 10 trường hợp trong lịch sử loài người
