Máy tính lượng tử của Google giải bài toán 10.000 năm trong vài phút

Ngày 23/10, Google tuyên bố đã đạt được Ưu thế Lượng tử - Quantum Supremacy - một bước đột phá trong nghiên cứu máy tính với cái gọi là 'máy tính lượng tử' cho phép xử lý chỉ trong vài phút những phép toán mà siêu máy tính mạnh nhất hiện nay cũng phải mất 10.000 năm mới giải được.

Xác nhận chính thức về sự đột phá trong điện toán lượng tử được Google đưa ra trong một bài báo trên tạp chí khoa học uy tín Nature, sau khi dự thảo báo cáo khoa học về nghiên cứu điện toán lượng tử của Google bị rò rỉ từ đó nổ ra những tranh cãi về thành tựu nghiên cứu lượng tử của Gã khổng lồ công nghệ Mỹ có hợp lệ hay không.

Các nhà khoa học máy tính trong nhiều thập kỷ qua đã tìm cách khai thác hành vi của các hạt nguyên tử phụ có thể đồng thời tồn tại ở các trạng thái khác nhau, trái ngược với thế giới "thực tế" mà mọi người nhận thấy xung quanh chúng.

Vì vậy, trong khi điện toán truyền thống dựa vào bit - hệ nhị phân với các số 1 hoặc số 0 - thì máy tính lượng tử sử dụng bit lượng tử hoặc qubit, có thể là 1 và 0 cùng một lúc.

Máy tính lượng tử của Google đã thực hiện một phép toán trong 200 giây, trong khi siêu máy tính nhanh nhất thế giới hiện nay phải mất 10.000 năm. Ảnh: Reuters

Thuộc tính này, được gọi là chồng chất (superposition), nhân lên theo cấp số nhân khi các qubit được kết nối với nhau. Càng nhiều qubit có thể được xâu chuỗi lại với nhau, máy tính lượng tử càng trở nên mạnh mẽ hơn.

Nhưng có một nhược điểm: Các nhà nghiên cứu lượng tử cần làm mát các qubit gần bằng 0 tuyệt đối để hạn chế rung động, hoặc tiếng ồn, có thể gây ra lỗi trong quá trình xử lý phép toán của máy tính lượng tử. Và đây chính là nhiệm vụ cực kỳ thách thức mà nhóm nghiên cứu của Google đã đạt được tiến bộ đáng kể.

Giám đốc điều hành Google Sundar Pichai đã so sánh thành tựu trên với việc chế tạo tên lửa đầu tiên rời khỏi bầu khí quyển Trái Đất và chạm vào rìa vũ trụ.

"Đối với những người làm việc trong lĩnh vực khoa học và công nghệ như chúng ta, đây là thời điểm ‘xin chào thế giới mà chúng ta đang chờ đợi - một cột mốc ý nghĩa nhất từ trước đến nay trong nhiệm vụ biến máy tính lượng tử thành hiện thực," ông Pichai viết trong một blog.

Google đã phát triển một bộ vi xử lý, có tên là Sycamore, chứa tổng cộng 54 qubit. Con chip xử lý này có chiều dài các cạnh vuông khoảng 10mm, được làm bằng nhôm và các bộ phận indium kẹp giữa hai tấm silicon.

Trong thí nghiệm, các nhà nghiên cứu của Google đã có thể có được 53 trong số các qubit - kết nối với nhau theo mô hình mạng tinh thể - tương tác trong trạng thái được gọi là "trạng thái lượng tử."

Sau đó, các nhà khoa học đặt cho máy tính lượng tử một nhiệm vụ phức tạp để phát hiện các mẫu trong một chuỗi các số dường như ngẫu nhiên. Máy tính đã giải quyết vấn đề trong 3 phút và 20 giây. Các nhà khoa học ước tính rằng vấn đề tương tự sẽ mất 10.000 năm để một siêu máy tính Summit - mạnh nhất thế giới hiện nay - giải quyết.

Theo Tạp chí Điện tử