Dũng Đỗ
Writer
Microsoft vừa công bố một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực điện toán lượng tử: chip Majorana 1, bộ vi xử lý lượng tử đầu tiên được chế tạo dựa trên một trạng thái vật chất hoàn toàn mới, được gọi là "topoconductors". Dù chỉ có 8 qubit, ít hơn nhiều so với các chip lượng tử của Google (105 qubit) và IBM (1.121 qubit), Majorana 1 vẫn được đánh giá là một đột phá có thể thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực này.
Microsoft vừa trình làng Majorana 1, một con chip lượng tử theo hãng khẳng định là có thể giúp máy tính lượng tử giải quyết các vấn đề phức tạp trong thế giới thực trong vòng vài thập kỷ tới
Điểm khác biệt của Majorana 1 không nằm ở số lượng qubit, mà ở chất lượng và độ ổn định của chúng. Khác với máy tính thông thường lưu trữ thông tin dưới dạng bit nhị phân (0 và 1), máy tính lượng tử sử dụng qubit. Nhờ hiện tượng chồng chất lượng tử, qubit có thể đồng thời ở cả trạng thái 0 và 1, cho phép thực hiện nhiều phép tính cùng lúc, nhanh hơn rất nhiều so với máy tính cổ điển. Tuy nhiên, qubit rất dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường, gây ra lỗi trong tính toán.
Để giải quyết vấn đề này, Microsoft đã theo đuổi một hướng đi táo bạo: khai thác hạt Majorana, một loại hạt lý thuyết được nhà vật lý Ettore Majorana đề xuất từ năm 1937. Hạt Majorana có đặc tính độc đáo: vừa là hạt, vừa là phản hạt của chính nó. Điều này cho phép chúng "đan xen" (braided) với nhau, tạo ra trạng thái cực kỳ ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ môi trường.
Microsoft đã tạo ra vật liệu "topoconductors" bằng cách kết hợp indium arsenide và nhôm, "atom by atom". Vật liệu này cho phép tạo ra các qubit dựa trên hạt Majorana, có độ ổn định cao hơn nhiều so với các loại qubit khác. Về mặt lý thuyết, một máy tính lượng tử sử dụng hạt Majorana có thể loại bỏ hoàn toàn các lỗi, vốn là "cơn ác mộng" của các hệ thống lượng tử hiện tại.
CEO Satya Nadella của Microsoft nhấn mạnh, sau gần 20 năm nghiên cứu, công ty đã không chỉ quan sát được mà còn kiểm soát được trạng thái vật chất mới này. "Năm ngoái, chúng tôi đã có thể quan sát được nó lần đầu tiên. Và năm nay, chúng tôi đã có thể kiểm soát được nó", đại diện Microsoft khẳng định.
Chip Majorana 1 được chế tạo dựa trên dây nano siêu dẫn từ indium arsenide, kết nối hai dây topoconductor hình chữ H. Khi đặt trong từ trường, hạt Majorana xuất hiện ở hai đầu chữ H và có thể được điều khiển bằng sóng vi ba. Microsoft tuyên bố có thể đo lường chính xác đến mức phân biệt giữa một tỷ và một tỷ lẻ một electron trong dây siêu dẫn.
Một điểm đáng chú ý khác là tiềm năng kết hợp giữa công nghệ lượng tử và trí tuệ nhân tạo (AI). Ông Nadella cho rằng, với sự hỗ trợ của lượng tử, AI có thể được cải thiện đáng kể thông qua việc tạo ra dữ liệu tổng hợp để huấn luyện các mô hình học máy, mở ra những khả năng nghiên cứu mới.
Mặc dù vậy, giới khoa học vẫn tỏ ra thận trọng trước tuyên bố của Microsoft. Công ty đã công bố một số kết quả nghiên cứu, nhưng chính họ cũng thừa nhận rằng chưa có bằng chứng xác thực hoàn toàn rằng trạng thái vật chất họ quan sát được thực sự là tô-pô.
Thách thức lớn nhất hiện nay là mở rộng quy mô. Microsoft mới chỉ chế tạo được chip 8 qubit, trong khi mục tiêu là phải đạt tới 1 triệu qubit để có một máy tính lượng tử thực sự mạnh mẽ. Tuy nhiên, Microsoft tự tin rằng, với kiến trúc qubit ổn định và có khả năng mở rộng, Majorana 1 có thể đạt được mục tiêu này trong vài năm tới, thay vì hàng thập kỷ như dự báo của nhiều chuyên gia.
Dù kết quả cuối cùng ra sao, Majorana 1 vẫn là một bước tiến đáng chú ý trong lĩnh vực điện toán lượng tử. Nếu thành công, nó có thể mở ra một kỷ nguyên mới cho công nghệ tính toán, với những ứng dụng vượt xa những gì chúng ta có thể tưởng tượng hiện nay.
Microsoft vừa trình làng Majorana 1, một con chip lượng tử theo hãng khẳng định là có thể giúp máy tính lượng tử giải quyết các vấn đề phức tạp trong thế giới thực trong vòng vài thập kỷ tới
Điểm khác biệt của Majorana 1 không nằm ở số lượng qubit, mà ở chất lượng và độ ổn định của chúng. Khác với máy tính thông thường lưu trữ thông tin dưới dạng bit nhị phân (0 và 1), máy tính lượng tử sử dụng qubit. Nhờ hiện tượng chồng chất lượng tử, qubit có thể đồng thời ở cả trạng thái 0 và 1, cho phép thực hiện nhiều phép tính cùng lúc, nhanh hơn rất nhiều so với máy tính cổ điển. Tuy nhiên, qubit rất dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường, gây ra lỗi trong tính toán.
Để giải quyết vấn đề này, Microsoft đã theo đuổi một hướng đi táo bạo: khai thác hạt Majorana, một loại hạt lý thuyết được nhà vật lý Ettore Majorana đề xuất từ năm 1937. Hạt Majorana có đặc tính độc đáo: vừa là hạt, vừa là phản hạt của chính nó. Điều này cho phép chúng "đan xen" (braided) với nhau, tạo ra trạng thái cực kỳ ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ môi trường.
Microsoft đã tạo ra vật liệu "topoconductors" bằng cách kết hợp indium arsenide và nhôm, "atom by atom". Vật liệu này cho phép tạo ra các qubit dựa trên hạt Majorana, có độ ổn định cao hơn nhiều so với các loại qubit khác. Về mặt lý thuyết, một máy tính lượng tử sử dụng hạt Majorana có thể loại bỏ hoàn toàn các lỗi, vốn là "cơn ác mộng" của các hệ thống lượng tử hiện tại.
CEO Satya Nadella của Microsoft nhấn mạnh, sau gần 20 năm nghiên cứu, công ty đã không chỉ quan sát được mà còn kiểm soát được trạng thái vật chất mới này. "Năm ngoái, chúng tôi đã có thể quan sát được nó lần đầu tiên. Và năm nay, chúng tôi đã có thể kiểm soát được nó", đại diện Microsoft khẳng định.
Chip Majorana 1 được chế tạo dựa trên dây nano siêu dẫn từ indium arsenide, kết nối hai dây topoconductor hình chữ H. Khi đặt trong từ trường, hạt Majorana xuất hiện ở hai đầu chữ H và có thể được điều khiển bằng sóng vi ba. Microsoft tuyên bố có thể đo lường chính xác đến mức phân biệt giữa một tỷ và một tỷ lẻ một electron trong dây siêu dẫn.
Một điểm đáng chú ý khác là tiềm năng kết hợp giữa công nghệ lượng tử và trí tuệ nhân tạo (AI). Ông Nadella cho rằng, với sự hỗ trợ của lượng tử, AI có thể được cải thiện đáng kể thông qua việc tạo ra dữ liệu tổng hợp để huấn luyện các mô hình học máy, mở ra những khả năng nghiên cứu mới.
Mặc dù vậy, giới khoa học vẫn tỏ ra thận trọng trước tuyên bố của Microsoft. Công ty đã công bố một số kết quả nghiên cứu, nhưng chính họ cũng thừa nhận rằng chưa có bằng chứng xác thực hoàn toàn rằng trạng thái vật chất họ quan sát được thực sự là tô-pô.
Thách thức lớn nhất hiện nay là mở rộng quy mô. Microsoft mới chỉ chế tạo được chip 8 qubit, trong khi mục tiêu là phải đạt tới 1 triệu qubit để có một máy tính lượng tử thực sự mạnh mẽ. Tuy nhiên, Microsoft tự tin rằng, với kiến trúc qubit ổn định và có khả năng mở rộng, Majorana 1 có thể đạt được mục tiêu này trong vài năm tới, thay vì hàng thập kỷ như dự báo của nhiều chuyên gia.
Dù kết quả cuối cùng ra sao, Majorana 1 vẫn là một bước tiến đáng chú ý trong lĩnh vực điện toán lượng tử. Nếu thành công, nó có thể mở ra một kỷ nguyên mới cho công nghệ tính toán, với những ứng dụng vượt xa những gì chúng ta có thể tưởng tượng hiện nay.
