Đến thời điểm hiện tại chúng ta đã bước vào thời đại của máy tính lượng tử. Theo Brooks Foxen, một nhà nghiên cứu Vật lý tại Đại học California (Mỹ) và phòng thí nghiệm Google AI cho biết, máy tính thông thường giải quyết một phép toán cần 10.000 năm thì máy tính lượng tử chỉ cần 200 giây.
Foxen nói thêm rằng: "Điều này giống như thời gian mô phỏng truyền thống cần 10.000 năm, bằng thuật toán và phần cứng nâng cấp sẽ có thể được giảm xuống. Tuy nhiên, hệ thống máy tính lượng tử đã nhanh hơn 1,5 triệu tỉ lần nên việc tuyên bố như trên là hợp lý".
Máy tính lượng tử lưu giữ thông tin sử dụng các hạt vi mô, mức hạ nguyên tử, có hành vi tuân theo những định luật rất khác với thế giới vĩ mô của chúng ta.
Ví dụ, các hạt lượng tử này có thể tồn tại trong trạng thái "chồng chất" của hai trạng thái khác nhau trong cùng thời điểm. Chúng có thể được tách rời cách xa nhau nhiều năm ánh sáng nhưng vẫn "vướng víu", "rối lượng tử", tác động lên thuộc tính của nhau.
Đặc tính kì dị này là chìa khóa cho sức mạnh siêu việt của tính toán lượng tử. Bởi vì hiện tượng chồng chất lượng tử, các máy tính lượng tử có thể lưu trữ và xử lý nhiều thông tin trên một đơn vị thể tích hơn các máy tính thông thường.
Máy tính thông thường mà chúng ta đang sử dụng, máy tính truyền thống, mã hóa thông tin theo nhị phân sử dụng ‘0’ và ‘1’. Trong khi với máy tính lượng tử, đơn vị thông tin cơ bản là "bit lượng tử", viết tắt là qubit.
Sycamore - Máy tính lượng tử mới của Google
Tại phòng thí nghiệm lượng tử AI của Google, trong một nghiên cứu mới đây được dẫn dắt bởi Frank Arute, đã sử dụng một máy tính lượng tử mới có tên Sycamore với 53 qubit. Các nhà khoa học đã tác động lên 53 qubit này, đưa chúng vào trạng thái chồng chất phức tạp và sử dụng Sycamore để thực hiện nhiệm vụ như là một bộ phát số ngẫu nhiên.
Kết quả được so sánh với mô phỏng được thực hiện trên siêu máy tính Summit tại phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge tại Tennessee, Mỹ.
Bộ xử lý Sycamore của máy tính lượng tử (Ảnh: Erik Lucero)
Summit là một trong những siêu máy tính hàng đầu thế giới, có khả năng thực hiện 200 triệu phép tính trên giây.
Nó được xây dựng trên khoảng 40000 bộ vi xử lý, mỗi bộ có khoảng vài tỉ transistor và Summit có bộ nhớ với dung lượng 250 triệu GB. Khoảng 99% tài nguyên của Summit được sử dụng để thực hiện các tác vụ truyền thống.
Màn trình diễn này đã thể hiện sự vượt trội, thống trị của máy tính lượng tử đối với những thuật toán tối tân trên siêu máy tính hàng đầu hiện nay. Thành tựu này đánh dấu một bước tiến của tính toán lượng tử.
Siêu máy tính Summit. Ảnh: IBM
Thực nghiệm cho thấy máy tính lượng tử thể hiện một mô hình tính toán có nền tảng khác biệt với máy tính truyền thống. Đồng thời, kết quả nghiên cứu còn là minh chứng cho khả năng kiểm soát và thực tế của tính toán lượng tử trong không gian tính toán cực lớn.
William Oliver, nhà vật lý học tại Viện công nghệ Massachusetts cho biết rằng rất nhiều việc cần phải làm trước khi máy tính lượng tử có thể trở thành một phần trong cuộc sống của chúng ta.
Ví dụ như các nhà khoa học phải phát triển các thuật toán mới để có thể làm việc với những bộ vi xử lý lượng tử. Và từ phòng thí nghiệm đến thương mại hóa công nghệ là cả con đường dài. Đặc biệt, các nhà khoa học phải tìm ra các phương thức chuẩn hóa lỗi lượng tử.
Nguồn: Space.com, Foxnews