Trung Quốc đạt được đột phá trong điện toán lượng tử

Loại máy lượng tử mới của các nhà khoa học Trung Quốc có khả năng tính toán nhanh gấp 100 nghìn tỷ lần siêu máy tính và 10 tỷ lần máy tính lượng tử của Google.

Theo Xinhuanet , một nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, dẫn đầu bởi nhà vật lý lượng tử Pan Jianwei, đã xây dựng thành công nguyên mẫu của một loại máy tính lượng tử mới có khả năng tính toán hơn tất cả loại siêu máy tính hiện đại nhất hiện nay. Đây là lần thứ hai thành tích đạt uy quyền lượng tử (quantum supremacy) được công bố, sau sự kiện năm 2019 Google xây dựng thành công máy tính lượng tử Sycamore. Uy quyền lượng tử được hiểu nôm na là khả năng giải quyết các vấn đề phức tạp trong thời gian ngắn hơn đáng kể so với máy tính cổ điển thông thường.

Phương pháp lấy mẫu hạt Boson sử dụng Lazer để đạt được “uy quyền lượng tử”. Ảnh: Chinanews.

Loại máy tính lượng tử mới này có tên gọi “Cửu Chương”, dựa trên phương pháp lấy mẫu hạt Boson nhằm tận dụng một thuộc tính lượng tử kỳ lạ ở các quang tử (photon). Cụ thể, khi được truyền qua một bộ tách chùm tia, một chùm ánh sáng sẽ bị chia thành hai chùm truyền theo các hướng khác nhau. Tuy nhiên, nếu hai photon giống hệt nhau va vào bộ tách chùm cùng một lúc, chúng sẽ không tách nhau, mà kết hợp lại và đi về cùng một hướng.

Nếu hàng loạt photon bị bắn qua một dãy bộ tách chùm nhiều lần liên tiếp, một mô hình đường đi của các photon này khả năng cao sẽ dần xuất hiện, nhưng máy tính cổ điển rất khó mô phỏng hoặc dự đoán mô hình này. Việc tìm kiếm một số quỹ đạo photon tương đồng xuất hiện trong thiết lập trên được gọi là lấy mẫu hạt Boson, và thiết bị lấy mẫu hạt Boson chính là một loại máy tính lượng tử, mặc dù có mục đích sử dụng khá hẹp.

Nguyên mẫu máy tính lượng tử của các nhà khoa học Trung Quốc sử dụng xung Lazer, 300 bộ tách chùm tia và 75 thấu kính. Một bộ lấy mẫu boson hoàn hảo sẽ có khả năng đọc các trạng thái lượng tử với độ trung thực là một trong nhiều lần thử nghiệm. Cửu Chương hiện có độ trung thực là 0,99.

Các nhà nghiên cứu cho biết không một máy tính cổ điển nào hiện nay có thể mô phỏng lấy mẫu boson với độ trung thực cao như vậy. Siêu máy tính Fugaku của Nhật Bản – siêu máy tính mạnh nhất thế giới – sẽ mất 600 triệu năm để đạt được những gì Jiuzhang có thể làm trong 200 giây.

Scott Aaronson tại Đại học Texas, Austin cho biết: “Nguyên mẫu này chứng minh được rằng việc đạt đến Uy quyền lượng tử là khả thi khi sử dụng phương pháp lấy mẫu boson quang tử. Ngoài ra, nó cũng đại diện cho một hướng tiếp cận hoàn toàn khác với các qubit siêu dẫn mà Google đang sử dụng”.

Mặc dù vẫn còn ở trong giai đoạn phát triển sơ khai, điện toán lượng tử hiện được coi là chìa khóa để cải thiện triệt để tốc độ xử lý và sức mạnh của máy tính cổ điển, cho phép con người mô phỏng các hệ thống lớn và thúc đẩy những tiến bộ trong vật lý, hóa học và các lĩnh vực khác. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đang cạnh tranh với các tập đoàn lớn của Mỹ như Google, Amazon và Microsoft để dẫn đầu trong cuộc đua công nghệ này.

Nằm trong nỗ lực làm chủ lĩnh vực này, chính phủ Trung Quốc đã đầu tư 10 tỷ USD xây dựng Phòng thí nghiệm Quốc gia tập trung cho Khoa học Thông tin Lượng tử. Còn tại Mỹ, đầu năm nay, chính quyền Trump đã hỗ trợ một tỷ USD dành cho các nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo và thông tin lượng tử.