Vào năm 2019, máy tính lượng tử của Google đã khiến các nhà khoa học kinh ngạc khi giải quyết thành công một bài toán cực kỳ phức tạp chỉ trong 200 giây. Ngược lại, siêu máy tính thông thường sẽ cần đến 10.000 năm mới có thể hoàn thành bài toán này. Qua đó, Google đã khẳng định "Ưu thế Lượng tử", một khái niệm cho thấy khả năng vượt trội của máy tính lượng tử so với các máy tính truyền thống.
Theo thông tin từ Gizmodo, một công ty chuyên về điện toán lượng tử mang tên Quantinuum vừa giới thiệu một máy tính lượng tử mới có khả năng tính toán mạnh mẽ gấp 100 lần so với máy tính lượng tử của Google. Do đó, nếu so sánh thời gian giải quyết vấn đề, máy tính của Quantinuum chỉ cần 2 giây để hoàn thành, trong khi máy tính lượng tử của Google tốn nhiều thời gian hơn.
Máy tính lượng tử vận hành dựa trên các bit lượng tử. Bit lượng tử, hay còn gọi là qubit, tương tự như bit trong máy tính truyền thống, nhưng giá trị của chúng có thể là cả 0 và 1 cùng một lúc. Nhờ vào đặc điểm lượng tử đặc biệt này, máy tính lượng tử có khả năng khám phá nhiều phương án cho một vấn đề với tốc độ nhanh hơn so với máy tính thông thường. Cuối cùng, máy tính lượng tử sẽ có khả năng giải quyết những vấn đề mà máy tính thông thường không thể làm được.
Tuy nhiên, máy tính lượng tử không giống với máy tính truyền thống. Nguyên nhân là các qubit của chúng thường là những nguyên tử được làm lạnh đến mức siêu thấp, được sắp xếp thành một lưới. Khi được làm lạnh đến mức này, các nguyên tử sẽ chuyển sang trạng thái lượng tử. Ngay khi giá trị của bất kỳ qubit nào trở nên xác định, trạng thái lượng tử sẽ mất đi tính kết hợp, dẫn đến sự sụp đổ của hoạt động lượng tử. Vì vậy, hiện tại, máy tính lượng tử chỉ tồn tại trong các môi trường nghiên cứu và các phòng thí nghiệm chuyên biệt.
Vào năm 2019, máy tính lượng tử với bộ xử lý Sycamore do Google phát triển đã hoàn thành một nhiệm vụ trong khoảng thời gian chỉ khoảng 200 giây, trong khi một siêu máy tính hiện đại nhất cần đến 10.000 năm để đạt được kết quả tương tự. Thế nhưng, máy tính lượng tử Quantinuum còn nổi bật hơn cả Sycamore của Google.
Để có được thành quả này, Quantinuum đã cải tiến bộ vi xử lý H2-1 của họ từ kiến trúc 32 qubit lên 56 qubit, điều này giúp tăng cường đáng kể khả năng tính toán. Máy tính lượng tử của Quantinuum cũng thực hiện các thuật toán với mức tiêu thụ điện năng thấp hơn khoảng 30.000 lần so với lượng năng lượng cần thiết để thực hiện những thuật toán đó trên một máy tính truyền thống.
Điều đáng chú ý hơn là máy tính Quantinuum vừa lập nên một kỷ lục mới về việc đánh giá chuẩn entropy chéo, một chỉ số dùng để so sánh hiệu năng giữa các máy tính lượng tử khác nhau. Chỉ số này được coi là thước đo sức mạnh cơ bản của các hệ thống máy tính lượng tử. Hệ thống càng nhiều nhiễu, kết quả thu được sẽ càng kém, với điểm số thiên về 0 thay vì 1.
Vào năm 2019, máy tính lượng tử của Google đạt được điểm số xấp xỉ ~0,002 cho tiêu chuẩn đánh giá entropy chéo, trong khi điểm số của H2-1 là khoảng ~0,35. Mức điểm chuẩn này chỉ ra rằng hệ thống lượng tử của Quantinuum có hiệu suất vượt trội gấp hơn 100 lần so với hệ thống của Google.
Máy tính lượng tử là một nền tảng thí nghiệm cho tương lai của công nghệ thông tin, bao gồm cả phương thức mà con người lưu trữ và truyền tải dữ liệu, cũng như thực hiện các phép toán với thông tin mới.
"Thí nghiệm mà chúng tôi trình bày dường như không thể được giải thích bởi vật lý cổ điển (không phải lượng tử), điều này tuân theo quy luật thời gian thông thường," David Arvidsson-Shukur, nhà vật lý lượng tử tại Đại học Cambridge và là tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ với Gizmodo. "Vì vậy, có thể nói rằng hiện tượng rối lượng tử có thể dẫn đến những tình huống trông giống như du hành thời gian."
Điện toán lượng tử đôi khi giống như một khía cạnh của khoa học giả tưởng, vì nó có vẻ không thực tế khi khai thác các lĩnh vực vượt ra ngoài những tính toán vật lý thông thường để thực hiện các phép toán phức tạp. Tuy nhiên, khi các hệ thống này ngày càng được cải thiện, ứng dụng của chúng cũng sẽ trở nên phong phú hơn. Hiện nay, mặc dù vẫn còn nằm trong giới hạn của các nghiên cứu, nhưng máy tính lượng tử đang dần tạo ra nhiều bước tiến đột phá cho tương lai.
