Nền tảng điện toán lượng tử có thể lập trình và chính xác cao sẽ mở ra một cánh cửa mới để khám phá các hiện tượng đa thể mới lạ và thực hiện các thuật toán lượng tử phức tạp. Vấn đề này thách thức hơn khoảng 100 lần so với vấn đề được bộ xử lý Sycamore của Google giải quyết vào năm 2019. Trong khi Sycamore sử dụng 54 qubit, máy tính lượng tử Zuchongzhi sử dụng 56, cho thấy rằng bằng cách tăng số lượng qubit, hiệu suất của bộ xử lý sẽ cải thiện theo cấp số nhân. Bài viết hôm nay chúng tôi sẽ nói nhiều hơn về công nghệ máy tính mới này.
Chế tạo thành công máy tính lượng tử mạnh nhất thế giới
Một nhóm nhà nghiên cứu Trung Quốc vượt qua Google khi chế tạo máy tính lượng tử hoàn thành phép tính trong hơn một giờ thay vì 8 năm như máy tính thông thường. Đây là cột mốc mới nhất trong công cuộc phát triển dòng máy tính lượng tử kéo dài hai năm qua. Trong thời gian đó, giới nghiên cứu trên khắp thế giới cuối cùng đã đạt “ưu thế lượng tử”, mốc mà tại đó máy tính lượng tử có thể xử lý vấn đề đòi hỏi thời gian phi thực tế với máy tính truyền thống.
Nhóm nghiên cứu đến từ Google lần đầu tiên đạt mốc cột mốc trên năm 2019 nhờ sử dụng qubit siêu dẫn (dựa vào dòng điện để thực hiện tính toán), theo sau là nhóm chuyên gia Trung Quốc năm 2020 nâng cấp tốc độ bằng qubit photon (dựa trên ánh sáng và có tiềm năng hoạt động nhanh hơn). Hiện nay, một nhóm nghiên cứu khác ở Trung Quốc đứng đầu là Jian-Wei Pan ở Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc tại Thượng Hải, tiếp tục đánh bại Google.
Trong nghiên cứu công bố hôm 29/6 trên trang dữ liệu ArXiv, Pan và cộng sự chứng minh ưu thế lượng tử khi sử dụng qubit siêu dẫn trên bộ xử lý lượng tử mang tên Zuchongzhi. Zuchongzhi là máy tính lập trình 2D có thể dùng đồng thời 66 qubit. Thí nghiệm mới sử dụng 56 qubit trong số đó để xử lý vấn đề được thiết kế để kiểm tra khả năng của máy tính, đó là lấy mẫu phân phối hiệu suất của mạch lượng tử ngẫu nhiên.
Những khó khăn khi nghiên cứu sản phẩm
Nền tảng lý thuyết của vấn đề này rất khó tóm tắt. Liên quan tới ma trận ngẫu nhiên, phân tích toán học. Hỗn loạn lượng tử, độ phức tạp tính toán và lý thuyết xác suất. Thời gian cần thiết để xử lý vấn đề tăng lên theo số mũ. Khi thêm càng nhiều qubit vào hệ thống. Vì vậy, các siêu máy tính thông thường sẽ nhanh chóng rơi vào tình trạng không thể xử lý. Biến vấn đề thành phép thử phù hợp để đạt ưu thế lượng tử. “Chúng tôi tính toán nhiệm vụ lấy mẫu mà Zuchongzhi. Hoàn thành trong khoảng 1,2 giờ sẽ tiêu tốn thời gian ít nhất là 8 năm. Với siêu máy tính mạnh nhất”, nhóm tác giả nghiên cứu cho biết.
Vấn đề này khó gấp khoảng 100 lần so với vấn đề mà bộ xử lý Sycamore. Của Google giải quyết năm 2019. Trong khi Sycamore sử dụng 54 qubit, Zuchongzhi dùng 56. Chứng minh thông qua tăng số lượng qubit. Hiệu suất của bộ xử lý sẽ cải thiện theo cấp số mũ. Con số trên kém xa so với 76 qubit mà một nhóm nghiên cứu Trung Quốc. Trước đây sử dụng trong thí nghiệm năm 2020. Nhưng bộ xử lý đó là tổ hợp laser, gương, thấu hình và máy dò photon. Không phải máy tính lập trình được như Sycamore hoặc Zuchongzhi.
Ứng dụng thực tiễn của sản phẩm máy tính lượng tử này
Máy tính lượng tử siêu dẫn Zu Chongzhi mới. Có thể được áp dụng cho quy hoạch giao thông vận tải,. Cho phép tối ưu hóa chính các luồng giao thông trong thành phố, Yuan nói. Nó cũng có thể được sử dụng trong lĩnh vực dược phẩm. Nhanh chóng chọn ra sự kết hợp hứa hẹn nhất của các phân tử thuốc. Từ tất cả các ứng cử viên phân tử thuốc hiện có, ông nói thêm. Lưu ý rằng mọi người có hy vọng cao sẽ đưa máy tính lượng tử siêu dẫn vào sử dụng trong lĩnh vực dược phẩm trong 5 năm tới. .
Các bước đi lượng tử có thể lập trình hai chiều dựa trên điện toán lượng tử. Có các ứng dụng tiềm năng trong các thuật toán tìm kiếm lượng tử, tính toán lượng tử nói chung và các lĩnh vực khác, và sẽ là một hướng phát triển quan trọng trong tương lai, theo một tuyên bố từ USTC hôm thứ Bảy.
