Keysight tham gia dự án máy tính lượng tử 256-Qubit hàng đầu thế giới

[Sasha]

Keysight Technologies vừa công bố hệ thống điều khiển lượng tử (QCS) của công ty đã được chọn làm hệ thống điều khiển nhúng trong máy tính lượng tử 256 qubit do Fujitsu và RIKEN phát triển gần đây tại Trung tâm hợp tác RIKEN RQC-FUJITSU tại Nhật Bản, đánh dấu bước đi tiên phong trong nỗ lực phát triển máy tính lượng tử có khả năng chịu lỗi của thị trường.

Hệ thống điều khiển lượng tử (QCS) của Keysight Technologies​

Khả năng tích hợp nhiều loại xử lý chuyên dụng như bộ xử lý đồ họa (GPU), bộ xử lý tensor (TPU) và hiện nay là bộ xử lý lượng tử (QPU) đóng vai trò quan trọng cho kỷ nguyên tiếp theo của khoa học máy tính tiên tiến và khám phá thuật toán. Cần tăng đáng kể số lượng qubit và giảm tỷ lệ lỗi để khai thác được hết tiềm năng của QPU trong môi trường điện toán lai. Sự tham gia của Keysight vào dự án máy tính lượng tử 256 qubit này cho phép công ty hỗ trợ Fujitsu và RIKEN thúc đẩy những đổi mới sáng tạo trọng yếu trong các lĩnh vực chủ chốt này.

Hệ thống điều khiển lượng tử đóng vai trò cơ bản trong hoạt động của mọi máy tính lượng tử và là hệ thống thiết yếu đối với việc mở rộng quy mô điện toán lượng tử, vì vậy chúng cần có khả năng xử lý số lượng lớn qubit và đảm bảo tích hợp trơn tru với bộ xử lý lượng tử. Các hệ thống này đóng vai trò giao diện giữa thế giới điện toán cổ điển và lượng tử, chuyển đổi lệnh của người dùng thành các phép tính chính xác để bộ xử lý lượng tử thực hiện. Đồng thời, các hệ thống này biện giải những thay đổi tinh tế trong các tín hiệu để lấy thông tin về trạng thái qubit.

Hệ thống Keysight QCS hoạt động bằng cách tạo ra và điều chế các tín hiệu tần số vô tuyến (RF) và các xung vi sóng tương tác với qubit cũng như kiểm soát sự thay đổi của các xung và tín hiệu. Các tín hiệu này được sử dụng để đưa qubit vào các trạng thái cụ thể và thực hiện vai trò các cổng logic lượng tử, giúp thực thi các thuật toán và thí nghiệm lượng tử, và đọc ra các trạng thái cuối cùng của chúng để phản hồi và tối ưu hóa. Các kỹ thuật điều khiển chính xác và khả năng cô lập vật lý qubit tốt hơn đảm bảo tính trung thực của phép tính lượng tử.

Phần cứng và phần mềm chuyên dụng cho phép người dùng lập trình các thí nghiệm ở cấp độ hệ thống lượng tử thay vì phải lo lắng về việc kiểm soát cấp thấp các tín hiệu cổ điển. Vì vậy, QCS của Keysight có các tính năng bao gồm số hóa trực tiếp (DDC) tín hiệu viba để loại bỏ các nguồn gây trôi phổ biến cũng như yêu cầu tái hiệu chuẩn thường xuyên; một bộ phần mềm hoàn chỉnh cho phép người dùng lập trình các thí nghiệm ở cấp độ hệ thống lượng tử thay vì lo lắng về các kênh cổ điển; một API Python dễ sử dụng để kích hoạt các tính năng mạnh mẽ và linh hoạt dựa trên FPGA, không yêu cầu lập trình phần cứng chuyên dụng; và một kiến trúc mô-đun để mở rộng quy mô liền mạch khi các hệ thống lượng tử phát triển.

Tiến sĩ Shintaro Sato - trưởng phòng thí nghiệm lượng tử tại Fujitsu Research và Bobby Bhowmik - trưởng phòng R&D lượng tử tại Keysight trước máy tính lượng tử 256 qubit và hệ thống điều khiển lượng tử của Keysight tại cơ sở Fujitsu/RIKEN ở Wako, Nhật Bản.​

Hệ thống QCS của Keysight phù hợp một cách tự nhiên với nhu cầu của Trung tâm hợp tác RIKEN RQC-FUJITSU nhờ tính mô-đun, khả năng mở rộng và hiệu năng tần số vô tuyến (RF) hàng đầu thị trường. Kể từ khi ra mắt vào tháng 2 năm 2023, hệ thống QCS của Keysight đã được áp dụng tại các học viện, phòng thí nghiệm quốc gia, các công ty thương mại và các công ty khởi nghiệp đổi mới sáng tạo tại Châu Mỹ, Châu Âu, Trung Đông và khu vực Châu Á - Thái Bình Dương.

“Keysight rất vinh dự được tham gia khởi đầu hành trình lượng tử quan trọng này tại Nhật Bản. Máy tính lượng tử vẫn đang là một công nghệ mới, và những tính năng do Fujitsu, hợp tác với RIKEN, đưa ra thị trường là thiết yếu để hỗ trợ việc khám phá khoa học lượng tử cũng như đào tạo thế hệ các nhà khoa học và kỹ sư lượng tử tiếp theo”, Tiến sĩ Eric T. Holland, Tổng giám đốc Keysight Quantum Engineering Solutions, cho biết.