Máy tính lượng tử sẽ sớm được ứng dụng thực tế

Những đột phá thời gian qua khiến giới chuyên gia tin máy tính lượng tử sẽ sớm được ứng dụng vào thực tế, thậm chí vượt máy tính thông thường.

Máy tính lượng tử được mô tả là có sức mạnh không tưởng nếu so với siêu máy tính và máy tính thông thường. Ví dụ, Sycamore của Google có thể giải một bài toán trong 200 giây - điều mà siêu máy tính mạnh nhất thế giới phải mất 10.000 năm. Hay Jiuzhang của Trung Quốc cần chưa đầy một giây để xử lý nhiệm vụ mà siêu máy tính cần gần 5 năm.

Trong khi máy tính truyền thống dựa vào các bit nhị phân - bật hoặc tắt, ký hiệu là 1 và 0, để xử lý thông tin, máy tính lượng tử sử dụng cái gọi là qubit làm nền tảng và có thể xử lý 0, 1 hoặc cả hai cùng lúc. Vì thông tin cơ bản của máy tính lượng tử có thể biểu thị tất cả khả năng đồng thời, về lý thuyết, chúng nhanh và mạnh hơn nhiều so với máy tính thông thường sử dụng trong cuộc sống hàng ngày.

Được đánh giá có tiềm năng lớn trong lĩnh vực như y tế, quân sự, nghiên cứu... nhưng đến nay, hầu hết sức mạnh của máy tính lượng tử vẫn nằm trong phòng thí nghiệm, chưa áp dụng thực tế. Tuy nhiên, mọi thứ đang thay đổi nhanh chóng.

Thành tựu của IBM

Tháng 11/2021, IBM ra mắt Eagle, chip lượng tử mạnh nhất thế giới khi đó với 127 qubit. Eagle là bộ xử lý đầu tiên của hãng có sức mạnh vượt xa tầm với của siêu máy tính truyền thống - cột mốc được gọi là lợi thế lượng tử. Quan trọng hơn, Eagle mở ra cơ hội giúp máy tính lượng tử đến gần hơn với ứng dụng thực tế.

Trong nhiều năm, rào cản ngăn máy tính lượng tử bước vào thế giới thực là chúng rất dễ bị lỗi khi xử lý, làm xáo trộn các bit lượng tử khiến kết quả cuối cùng bị sai. Do đó, chúng cần có khả năng sửa những lỗi đó nhanh và chính xác hơn.

Giữa tháng 6, IBM công bố nghiên cứu mới cho thấy những lỗi máy tính lượng tử thường gặp kể trên có thể được giảm thiểu đáng kể. IBM đã sử dụng Eagle và một máy tính mạnh nhất cùng xử lý các mô hình vật lý phức tạp. Khi quy mô của mô hình tăng lên, hệ thống chạy Eagle vẫn hoạt động chính xác, còn máy tính bình thường cuối cùng không thể theo kịp.

"Đây là lần đầu chúng tôi thấy máy tính lượng tử mô hình hóa chính xác một hệ thống vật lý trong thực tế", Darío Gil, Phó chủ tịch cấp cao kiêm Giám đốc bộ phận nghiên cứu của IBM, cho biết. "Đây là cột mốc quan trọng chứng minh máy tính lượng tử ngày nay có thể được sử dụng để mô hình hóa các vấn đề cực kỳ khó, có lẽ là không thể, ngoài đời thực. Nó báo hiệu chúng ta đang bước vào một kỷ nguyên mới tiện ích cho điện toán lượng tử".

Sabrina Maniscalco, CEO công ty khởi nghiệp điện toán lượng tử Algorithmiq, đánh giá Eagle mở ra thời kỳ mới trong ứng dụng điện toán lượng tử vào thực tế. "Những cỗ máy đó đang đến", Maniscalco nói.

Microsoft tham gia cuộc chơi

Ngày 21/6, Microsoft thông báo đang trong quá trình xây dựng siêu máy tính lượng tử đầu tiên sau nhiều năm đổ hàng trăm triệu USD cho nghiên cứu công nghệ.

"Microsoft đã đạt cột mốc quan trọng đầu tiên, hướng tới tạo ra một máy tính lượng tử đáng tin cậy áp dụng trong thực tế", Microsoft viết trên blog công ty. "Với cỗ máy, cuối cùng chúng tôi sẽ trao quyền cho các nhà nghiên cứu giải quyết những vấn đề khó khăn nhất mà hành tinh của chúng ta phải đối mặt".

Theo hãng phần mềm, siêu máy tính lượng tử của hãng có thể thực hiện một triệu phép tính lượng tử mỗi giây. CEO Microsoft Satya Nadella cho biết mục tiêu của công ty là "nén 250 năm tiếp theo của hóa học và khoa học vật liệu vào 25 năm tới".

Công ty phần mềm Mỹ không mô tả chi tiết cách siêu máy tính mới hoạt động thế nào. Việc xây dựng siêu máy tính lượng tử sẽ hoàn thành trong thập kỷ tới. Theo Krysta Svore, Phó chủ tịch phụ trách lượng tử tiên tiến của Microsoft, đây là khoảng thời gian để công ty có thể áp dụng điện toán lượng tử vào đời thực.

Theo Independent, với sự tiến bộ của IBM, Microsoft và hàng loạt tên tuổi lớn như Google và các công ty Trung Quốc, máy tính lượng tử sẽ nhanh chóng ứng dụng trong đời sống trong tương lai gần. Trích dẫn ý kiến chuyên gia, trang này thậm chí dự đoán hệ thống sẽ sớm vượt máy tính thông thường trong các nhiệm vụ thực tế trong vòng hai năm tới.