Một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã vượt qua Google bằng cách xây dựng một máy tính lượng tử. Máy tính này có thể tực hiện phép toán trong hơn một giờ thay vì 8 năm như thông thường. Các nhà khoa học Trung Quốc cũng tuyên bố rằng đã thiết lập một kỷ lục điện mới cho máy tính lượng tử với máy tính Zuchongzhi. Đây là loại máy tính mạnh hơn bất kỳ máy tính nào khác hay những thiết bị trước đó. Bao gồm cả máy tính lượng tử của Google. Bài viết dưới đây của lisegainc dưới đây sẽ giới thiệu đến bạn chi tiết tin tức này
Mục Lục
Máy tính lượng tử là gì?
Khác với máy tính kỹ thuật số, máy tính lượng tử hoạt động dựa trên hoạt động của cơ học lượng tử. Để xử lý dữ liệu đầu vào. Như vậy, hiểu đơn giản máy tính lượng tử là máy tính hoạt động trên cơ sở của những hạt lượng tử.
Các hoạt động chủ yếu của lượng tử được áp dụng vào máy tính lượng tử. Là tính chồng chập và vướng víu lượng tử.
Không giống với các máy tính kỹ thuật số thông dụng ngày nay. Dữ liệu được mã hóa thành số nhị phân (bit) và gán cho nó 2 giá trị TẮT và MỞ tương ứng là 0 và 1. Và nó chỉ có thể nhận được 1 trong 2 giá trị 0 hoặc 1.
Còn các máy tính lượng tử sử dụng đơn vị là “qubits” (quantum bits, bits lượng tử ). Với các giá trị nằm trong khoảng từ 0 tới 1. Nó có thể nhận được cả 2 giá trị 0 và 1 cùng một lúc.
Để có thể giải thích thì nguyên lý hoạt động của máy tính lượng tử. Dựa trên 2 hoạt động cơ học là tính chồng chập và vướng víu lượng tử là rất khó hiểu. Với đại đa số chúng ta, nên mình xin phép không đề cập đến.
Chúng ta chỉ cần biết rằng máy tính lượng tử là máy tính từ những hạt cơ bản (lượng tử). Và nó hoạt động nhờ trên các hoạt động của cơ học lượng tử.
Trung Quốc chế tạo máy tính lượng tử mạnh nhất thế giới
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.
Nền tảng lý thuyết
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.