Năm 2019, Google từng làm chấn động cả giới công nghệ khi tuyên bố: máy tính lượng tử nhà họ giải được bài toán khó đến mức siêu máy tính phải mất 10.000 năm mới xong. Thành tích này giúp Google chạm được "ưu thế lượng tử" - tức là lúc máy tính lượng tử làm được việc mà máy tính thường phải đầu hàng luôn
Thế mà hôm thứ Năm vừa rồi, team nghiên cứu lượng tử top đầu Trung Quốc vừa thả bom trên tạp chí Nature: họ cũng đã đạt ưu thế lượng tử rồi nha! Hệ thống máy tính có tên Jiuzhang của họ chỉ cần vài phút để giải bài toán mà siêu máy tính mạnh thứ ba thế giới phải cày 2 TỶ NĂM mới xong. Còn nếu đưa cho siêu máy tính mạnh nhất Trái Đất thì cũng cần tận 600 triệu năm để pass màn này
Điểm thú vị là hai hệ thống của Google và Trung Quốc chạy theo hai lối khác hẳn nhau luôn. Google dùng mạch lượng tử làm từ kim loại cực lạnh và siêu dẫn, còn team từ Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc lại xài hạt photon.
Tuy giờ chưa có cỗ máy tính lượng tử nào đủ xịn để làm việc thực tế, nhưng thành tựu mới này cho thấy bằng hai cách hoàn toàn khác nhau, khoa học vẫn có thể tạo ra công nghệ vượt mặt siêu máy tính. Giới nghiên cứu máy tính lượng tử đang ở giai đoạn sơ khai nên ai cũng hype với tin này lắm Giáo sư Lu Chaoyang - một trong những người đứng sau đột phá này - gọi đây là "bước cần thiết" để tạo nên "máy tính lượng tử quy mô lớn không còn lỗi nặng nề nữa".
Mấy năm gần đây, Google cùng với các ông lớn như IBM, Microsoft, Amazon, Intel và cả đống startup đều đổ tiền tỷ vào phát triển phần cứng máy tính lượng tử.
Sức mạnh của máy tính lượng tử đến từ các qubit. Giống như bit trong máy tính thường có thể là 0 hoặc 1, qubit lợi dụng cơ học lượng tử để tồn tại ở trạng thái chồng chập - nghĩa là nó có thể là cả 0 VÀ 1 cùng lúc. Khi có đủ qubit và chúng phối hợp ăn ý với nhau, sức mạnh tính toán có thể vượt mặt siêu máy tính mạnh nhất
Nhưng đó mới chỉ là tiềm năng thôi nha. Các chuyên gia vẫn chưa tìm ra cách kết hợp đủ nhiều qubit để tạo hệ thống tính toán hiệu quả. Google và team Trung Quốc có thể claim ưu thế lượng tử vì họ gom được lượng qubit khá khủng vào một hệ thống.
Trọng tâm của Google là con chip siêu dẫn Sycamore với 54 qubit, được đặt trong môi trường lạnh gần độ không tuyệt đối. Một qubit hỏng nhưng 53 qubit còn lại đã giúp hệ thống giải được bài toán được chọn kỹ càng. Chưa ai biết máy tính lượng tử cần bao nhiêu qubit để hoạt động hiệu quả trong thực tế, các chuyên gia đoán con số sẽ từ vài trăm đến vài triệu qubit.
Team Trung Quốc cũng dùng bài test thống kê để thử nghiệm khả năng hệ thống, nhưng cách vận chuyển dữ liệu lượng tử của Jiuzhang lại dựa vào photon di chuyển trong cáp quang. Việc đo từng photon sau khi kết thúc hành trình tương tự như chip Google đọc giá trị qubit - cả hai đều cho ra kết quả.
Nhóm chuyên gia viết code để đưa bài toán cho Thái Hồ Quang - siêu máy tính mạnh nhất Trung Quốc và đứng thứ ba thế giới - nhưng sức mạnh máy tính lượng tử quá OP. Theo tính toán, Thái Hồ Quang cần 2 tỷ năm để tính ra kết quả mà Jiuzhang chỉ cần hơn 3 phút
Nhờ được chính phủ Trung Quốc chống lưng, nhóm nghiên cứu do Pan Jianwei dẫn đầu đã đạt thành tựu lớn. Những thành công trước đó của họ còn có khả năng mã hóa lượng tử ở khoảng cách xa nhất từng được ghi nhận, sử dụng vệ tinh chuyên dùng để tiến hành cuộc gọi video giữa Trung Quốc và Áo. Về lý thuyết, mã hóa lượng tử là tuyệt đối an toàn đó nha
Một điểm khác biệt lớn của Jiuzhang so với Sycamore: không dễ để lập trình lại hệ thống dùng photon cho các phép tính khác. Tuy nhiên, Christian Weedbrook - CEO và founder của startup Xanadu (một công ty nghiên cứu máy tính lượng tử photon khác) - cho rằng thành tựu này vẫn rất đáng chú ý, và có nhiều cách khác để vượt qua những giới hạn công nghệ hiện tại.
"Đây là mốc quan trọng trong tin học lượng tử photon, và nó có lợi cho tất cả chúng ta", CEO Weedbrook nhận xét.
Giáo sư Lu Chaoyang nói ông và team đang lắp ráp phiên bản tiên tiến và dễ chỉnh sửa hơn của Jiuzhang. Nhiều nhà nghiên cứu khác đã chứng minh quá trình test ưu thế lượng tử của team Trung Quốc có thể áp dụng vào nghiên cứu tính chất phân tử, hoặc giải các biểu đồ toán học liên quan đến giao thông và mạng xã hội.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã chứng minh có nhiều hơn một cách để đạt ưu thế lượng tử, nhưng việc giải toán để chứng minh sức mạnh lại mở ra nhiều câu hỏi hơn là đáp án. Liệu còn những cách nào khác để tạo ra ưu thế lượng tử? Liệu máy tính lượng tử có sớm chạm giới hạn không? Liệu tương lai sẽ thế nào khi máy tính lượng tử trở nên phổ biến?
Thời gian sẽ trả lời những câu hỏi khó này thôi!
Nguồn: soha.vn