From Beijing with Love
Cháu đã lớn thế này rồi à. Lại đây chú ôm cái coi.
Máy tính lượng tử ẩn chứa tiềm năng to lớn, nhưng chúng cũng đối mặt với vấn đề về khả năng mở rộng [Khả năng tăng số lượng qubit ổn định và có thể điều khiển, cũng như cải thiện khả năng sửa lỗi, v.v.]. Để hoạt động hiệu quả ở thời điểm hiện tại, nhiều bộ xử lý lượng tử phải được tập hợp lại một chỗ, điều này làm tăng khả năng xử lý của bộ xử lý, nhưng đồng thời cũng làm tăng kích thước, giảm tính thực tế và gây khó khăn cho việc xử lý.
Về vấn đề này, các nhà khoa học đang tìm kiếm một giải pháp nghe như khoa học viễn tưởng: kết nối các lõi ở xa nhau thông qua "lượng tử dịch chuyển" (quantum teleportation), để tạo ra một cỗ máy thậm chí còn mạnh mẽ hơn. Con đường cho phép truyền thông tin như vậy hiện đang được mở ra. Gần đây, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Oxford đã lần đầu tiên trên thế giới thực hiện việc truyền thuật toán lượng tử "không dây" giữa hai bộ xử lý lượng tử. Hai lõi nhỏ tận dụng các đặc tính độc đáo của chúng, kết hợp khả năng của cả hai để tạo thành một máy tính siêu mạnh, giải quyết các vấn đề mà một lõi đơn lẻ không thể giải quyết được.
Nhóm nghiên cứu này, do nghiên cứu sinh Dougal Main dẫn đầu, đã thành công trong việc liên kết các hệ thống ở xa và sử dụng hiện tượng lượng tử gọi là vướng víu lượng tử (quantum entanglement) để chia sẻ các cổng logic. Một cặp hạt ở trạng thái vướng víu lượng tử có mối tương quan với nhau dù ở xa, vì vậy chúng có thể truyền cùng một thông tin. Khi trạng thái của một hạt thay đổi, nó sẽ được phản ánh ngay lập tức ở phía bên kia.
Nhóm các nhà khoa học này đã sử dụng sự vướng víu lượng tử để truyền thông tin cơ bản giữa các máy tính gần như ngay lập tức. Khi dữ liệu di chuyển khoảng cách xa dựa trên nguyên tắc này, "lượng tử dịch chuyển" được cho là xảy ra. Tuy nhiên, đây không phải là khái niệm dịch chuyển tức thời truyền thống. Nó không giống như giả thuyết về sự di chuyển tức thời của vật chất trong không gian. Trong thí nghiệm này, các photon vẫn ở cùng một vị trí, nhưng vì chúng ở trạng thái vướng víu lượng tử, các máy tính có thể "nhận ra" thông tin của nhau và thực hiện xử lý song song.
Theo bài báo nghiên cứu mà nhóm đã công bố trên tạp chí Nature, sự dịch chuyển lượng tử của thuật toán đã được thực hiện bởi hai photon giữa các mô-đun cách nhau 2 mét. Độ trung thực của thông tin đạt 86%. Cấu trúc điện toán lượng tử phân tán này được cho là đã đạt được đủ thành công như một con đường thực tế dẫn đến công nghệ quy mô lớn và Internet lượng tử.
Dịch chuyển lượng tử trong môi trường máy tính đã được xác nhận trước đây, nhưng nó bị giới hạn ở việc truyền trạng thái lượng tử giữa các hệ thống. Thí nghiệm của Đại học Oxford đột phá ở chỗ nó sử dụng dịch chuyển lượng tử để tạo ra sự tương tác giữa các lõi ở xa. Main giải thích: "Với bước đột phá này, chúng ta có thể thực tế 'liên kết' nhiều bộ xử lý lượng tử lại với nhau để tạo ra một máy tính lượng tử tích hợp hoàn toàn."
Nếu công nghệ điện toán lượng tử phân tán tiếp tục phát triển, thời đại của những máy tính lượng tử khổng lồ có thể trở thành quá khứ. Nếu số lượng máy tính được liên kết thông qua dịch chuyển lượng tử tăng lên, có khả năng giải quyết được vấn đề về khả năng mở rộng. Hiện tại, một bộ xử lý cơ bản chỉ có thể xử lý 50 qubit, được biểu thị bằng đơn vị thông tin lượng tử. Theo ước tính của các nhà khoa học, để giải quyết các vấn đề phức tạp, cần có khả năng xử lý hàng nghìn, hàng triệu hoặc thậm chí hàng trăm triệu qubit.
Ngay cả khi không sử dụng vướng víu lượng tử, máy tính lượng tử đã có khả năng xử lý mạnh mẽ có thể giải quyết các vấn đề dường như không thể. Chip lượng tử "Willow" do Google công bố vào tháng 12 năm 2024 đã hoàn thành một tác vụ chuẩn, được gọi là lấy mẫu mạch ngẫu nhiên, trong 5 phút. Để có được kết quả tương tự, một siêu máy tính thông thường sẽ mất tới 10 lũy thừa 25 năm.
Nếu công nghệ điện toán lượng tử phân tán tiếp tục phát triển, thời đại của những máy tính lượng tử khổng lồ có thể trở thành quá khứ. Nếu số lượng máy tính được liên kết thông qua dịch chuyển lượng tử tăng lên, có khả năng giải quyết được vấn đề về khả năng mở rộng. Hiện tại, một bộ xử lý cơ bản chỉ có thể xử lý 50 qubit, được biểu thị bằng đơn vị thông tin lượng tử. Theo ước tính của các nhà khoa học, để giải quyết các vấn đề phức tạp, cần có khả năng xử lý hàng nghìn, hàng triệu hoặc thậm chí hàng trăm triệu qubit.
Về vấn đề này, các nhà khoa học đang tìm kiếm một giải pháp nghe như khoa học viễn tưởng: kết nối các lõi ở xa nhau thông qua "lượng tử dịch chuyển" (quantum teleportation), để tạo ra một cỗ máy thậm chí còn mạnh mẽ hơn. Con đường cho phép truyền thông tin như vậy hiện đang được mở ra. Gần đây, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Oxford đã lần đầu tiên trên thế giới thực hiện việc truyền thuật toán lượng tử "không dây" giữa hai bộ xử lý lượng tử. Hai lõi nhỏ tận dụng các đặc tính độc đáo của chúng, kết hợp khả năng của cả hai để tạo thành một máy tính siêu mạnh, giải quyết các vấn đề mà một lõi đơn lẻ không thể giải quyết được.
Nhóm nghiên cứu này, do nghiên cứu sinh Dougal Main dẫn đầu, đã thành công trong việc liên kết các hệ thống ở xa và sử dụng hiện tượng lượng tử gọi là vướng víu lượng tử (quantum entanglement) để chia sẻ các cổng logic. Một cặp hạt ở trạng thái vướng víu lượng tử có mối tương quan với nhau dù ở xa, vì vậy chúng có thể truyền cùng một thông tin. Khi trạng thái của một hạt thay đổi, nó sẽ được phản ánh ngay lập tức ở phía bên kia.
Nhóm các nhà khoa học này đã sử dụng sự vướng víu lượng tử để truyền thông tin cơ bản giữa các máy tính gần như ngay lập tức. Khi dữ liệu di chuyển khoảng cách xa dựa trên nguyên tắc này, "lượng tử dịch chuyển" được cho là xảy ra. Tuy nhiên, đây không phải là khái niệm dịch chuyển tức thời truyền thống. Nó không giống như giả thuyết về sự di chuyển tức thời của vật chất trong không gian. Trong thí nghiệm này, các photon vẫn ở cùng một vị trí, nhưng vì chúng ở trạng thái vướng víu lượng tử, các máy tính có thể "nhận ra" thông tin của nhau và thực hiện xử lý song song.
Theo bài báo nghiên cứu mà nhóm đã công bố trên tạp chí Nature, sự dịch chuyển lượng tử của thuật toán đã được thực hiện bởi hai photon giữa các mô-đun cách nhau 2 mét. Độ trung thực của thông tin đạt 86%. Cấu trúc điện toán lượng tử phân tán này được cho là đã đạt được đủ thành công như một con đường thực tế dẫn đến công nghệ quy mô lớn và Internet lượng tử.
Dịch chuyển lượng tử trong môi trường máy tính đã được xác nhận trước đây, nhưng nó bị giới hạn ở việc truyền trạng thái lượng tử giữa các hệ thống. Thí nghiệm của Đại học Oxford đột phá ở chỗ nó sử dụng dịch chuyển lượng tử để tạo ra sự tương tác giữa các lõi ở xa. Main giải thích: "Với bước đột phá này, chúng ta có thể thực tế 'liên kết' nhiều bộ xử lý lượng tử lại với nhau để tạo ra một máy tính lượng tử tích hợp hoàn toàn."
Nếu công nghệ điện toán lượng tử phân tán tiếp tục phát triển, thời đại của những máy tính lượng tử khổng lồ có thể trở thành quá khứ. Nếu số lượng máy tính được liên kết thông qua dịch chuyển lượng tử tăng lên, có khả năng giải quyết được vấn đề về khả năng mở rộng. Hiện tại, một bộ xử lý cơ bản chỉ có thể xử lý 50 qubit, được biểu thị bằng đơn vị thông tin lượng tử. Theo ước tính của các nhà khoa học, để giải quyết các vấn đề phức tạp, cần có khả năng xử lý hàng nghìn, hàng triệu hoặc thậm chí hàng trăm triệu qubit.
Ngay cả khi không sử dụng vướng víu lượng tử, máy tính lượng tử đã có khả năng xử lý mạnh mẽ có thể giải quyết các vấn đề dường như không thể. Chip lượng tử "Willow" do Google công bố vào tháng 12 năm 2024 đã hoàn thành một tác vụ chuẩn, được gọi là lấy mẫu mạch ngẫu nhiên, trong 5 phút. Để có được kết quả tương tự, một siêu máy tính thông thường sẽ mất tới 10 lũy thừa 25 năm.
Nếu công nghệ điện toán lượng tử phân tán tiếp tục phát triển, thời đại của những máy tính lượng tử khổng lồ có thể trở thành quá khứ. Nếu số lượng máy tính được liên kết thông qua dịch chuyển lượng tử tăng lên, có khả năng giải quyết được vấn đề về khả năng mở rộng. Hiện tại, một bộ xử lý cơ bản chỉ có thể xử lý 50 qubit, được biểu thị bằng đơn vị thông tin lượng tử. Theo ước tính của các nhà khoa học, để giải quyết các vấn đề phức tạp, cần có khả năng xử lý hàng nghìn, hàng triệu hoặc thậm chí hàng trăm triệu qubit.
