Google đã đánh dấu trước và sau trong lĩnh vực điện toán lượng tử bằng việc trình bày Willow, con chip lượng tử cải tiến hứa hẹn sẽ cách mạng hóa công nghệ này. Chỉ có kích thước vài cm, bộ xử lý này có khả năng thực hiện các phép tính chỉ trong năm phút, điều này sẽ khiến các siêu máy tính tiên tiến nhất mất nhiều thời gian hơn so với tuổi ước tính của vũ trụ. Tất cả điều này, nhờ sự kết hợp của sức mạnh tính toán chưa từng có và những tiến bộ đáng kể trong sửa lỗi lượng tử.
Sự phát triển này không chỉ thể hiện cam kết của Google đối với điện toán lượng tử mà còn nêu bật cách công nghệ này đang tiến gần hơn đến ứng dụng thực tiễn có thể giải quyết các vấn đề phức tạp trong các lĩnh vực như y học, hóa học và trí tuệ nhân tạo.
Một bước nhảy vọt trong việc sửa lỗi
Một trong những rào cản chính đối với điện toán lượng tử cho đến nay là tính nhạy cảm cao của qubit (đơn vị dữ liệu cơ bản trong hệ lượng tử) đối với các lỗi do các yếu tố như tiếng ồn, thay đổi nhiệt độ hoặc bức xạ. Những thất bại này, tích lũy, làm phức tạp khả năng mở rộng hệ thống. Tuy nhiên, Willow đã khắc phục được hạn chế này sử dụng công nghệ sửa lỗi giúp giảm tỷ lệ lỗi theo cấp số nhân bằng cách tăng số lượng qubit đang sử dụng.
Tiến bộ này, được biết đến trong lĩnh vực này là “luôn ở dưới ngưỡng”, cho phép các hệ thống lượng tử ngày càng trở nên hiệu quả và chính xác hơn, giải quyết các vấn đề mà không làm mất đi các đặc tính lượng tử giúp phân biệt chúng với máy tính cổ điển. Theo Hartmut Neven, người đứng đầu Google Quantum AI, “đây là lần đầu tiên một hệ thống trở nên lượng tử hơn khi nó tăng kích thước, thay vì cổ điển hơn”.
Thành tích này thậm chí còn đáng ngạc nhiên hơn khi bạn tính đến việc sửa lỗi theo thời gian thực được thực hiện với mảng qubit 3x3, 5x5 và 7x7, giúp kéo dài thời gian sử dụng hữu ích của các qubit logic vượt quá giới hạn hiện tại.
Ưu thế lượng tử vượt quá giới hạn đã biết
Để đo lường tính hiệu quả của Willow, Google đã sử dụng thử nghiệm Lấy mẫu mạch ngẫu nhiên (RCS), được coi là tiêu chuẩn thách thức nhất trong điện toán lượng tử. Thử nghiệm này nhằm mục đích xác minh xem máy tính lượng tử có thể làm được điều gì đó mà máy tính cổ điển không thể thực hiện được hay không. Và Willow đã vượt qua bài kiểm tra một cách xuất sắc: thực hiện các phép tính trong vòng chưa đầy năm phút mà một siêu máy tính như Frontier phải mất 10 tỷ năm.
Michael Newman, một nhà nghiên cứu tại Google cho biết: “Những kết quả này rất thú vị vì chúng cho thấy rằng chúng ta đang hướng tới những chiếc máy tính lượng tử quy mô lớn hữu ích và có chức năng”. Hiệu suất này đưa Willow vượt lên trên những người tiền nhiệm của nó, chẳng hạn như Sycamore, chip lượng tử của Google được giới thiệu vào năm 2019.
Những ứng dụng mang tính cách mạng sắp xuất hiện
Tiềm năng của Willow vượt xa thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Theo Google, con chip này là một bước quan trọng hướng tới việc tạo ra máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề phức tạp trong thế giới thực. Trong số các ứng dụng hứa hẹn nhất là:
- Phát triển thuốc nhanh hơn và hiệu quả hơn.
- Tối ưu hóa pin dung lượng cao cho ô tô điện.
- Khám phá những khả năng mới trong trí tuệ nhân tạo và học máy.
Ngoài ra, các chuyên gia lưu ý rằng khả năng sửa lỗi trong thời gian thực của Willow có thể đẩy nhanh tiến bộ trong các lĩnh vực như năng lượng tổng hợp hạt nhân, một lĩnh vực được coi là chìa khóa để giải quyết những thách thức về năng lượng trong tương lai.
El futuro de la computación cuántica
Bất chấp kết quả ấn tượng của họ, các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng vẫn còn một chặng đường dài trước khi máy tính lượng tử trở thành hiện thực hàng ngày. Theo Carlos Sabín, nhà vật lý lý thuyết tại Đại học Tự trị Madrid, mặc dù Willow đưa ra một tầm nhìn đầy hứa hẹn nhưng “chúng ta vẫn còn lâu mới có đủ qubit logic để thực hiện các phép tính hữu ích”.
Tuy nhiên, Google tự tin rằng những tiến bộ này sẽ mở ra những cánh cửa mới, không chỉ trong lĩnh vực nghiên cứu mà còn trong ứng dụng thực tế của công nghệ mang tính cách mạng này. Harmut Neven nhấn mạnh rằng, với Willow, “chúng tôi đang tiến một bước gần hơn đến việc biến máy tính lượng tử chức năng quy mô lớn thành hiện thực”.
Với Willow, điện toán lượng tử được hợp nhất thành một công cụ với tiềm năng biến đổi thế giới của chúng ta. Từ việc giảm thiểu lỗi đến thể hiện ưu thế lượng tử, con chip này đánh dấu một bước ngoặt trên con đường dẫn tới cuộc cách mạng công nghệ vĩ đại tiếp theo.
Tôi là một người đam mê công nghệ và đã biến sở thích “đam mê” của mình thành một nghề. Tôi đã dành hơn 10 năm cuộc đời mình để sử dụng công nghệ tiên tiến và mày mò đủ loại chương trình chỉ vì tò mò. Bây giờ tôi chuyên về công nghệ máy tính và trò chơi điện tử. Điều này là do trong hơn 5 năm, tôi đã viết cho nhiều trang web khác nhau về công nghệ và trò chơi điện tử, tạo ra các bài viết nhằm cung cấp cho bạn thông tin bạn cần bằng ngôn ngữ mà mọi người đều có thể hiểu được.
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, kiến thức của tôi bao gồm mọi thứ liên quan đến hệ điều hành Windows cũng như Android dành cho điện thoại di động. Và cam kết của tôi là với bạn, tôi luôn sẵn sàng dành một vài phút và giúp bạn giải quyết mọi thắc mắc mà bạn có thể có trong thế giới internet này.