Amazon cạnh tranh sôi nổi trong lĩnh vực lượng tử với công nghệ tiên tiến mới ‘mèo con’

Amazon đã trở thành gã khổng lồ công nghệ thứ ba trong nhiều tháng để công bố một bước đột phá trong điện toán lượng tử – một công nghệ hứa hẹn sức mạnh xử lý rộng lớn nhưng bị bao vây bởi những khó khăn kỹ thuật.

Công ty đã tiết lộ Ocelot một con chip nguyên mẫu được xây dựng trên công nghệ “Cat Qubit” – một cách tiếp cận có được tên của nó từ thí nghiệm tư tưởng “Schrödinger's Cat” nổi tiếng.

Chip tìm cách giải quyết một trong những vấp ngã lớn nhất đối với sự phát triển của máy tính lượng tử – làm cho chúng không có lỗi.

Amazon nói, được thực hiện cùng với những đột phá gần đây khác trong ngành, công việc của nó có nghĩa là các máy tính lượng tử hữu ích có thể sẽ ở bên chúng tôi sớm hơn so với suy nghĩ trước đây.

Nhưng làm thế nào nhanh chóng các máy này sẽ đủ mạnh để thực tế hữu ích cho một loạt các ứng dụng thương mại là vấn đề tranh luận giữa các chuyên gia.

Trung tâm Điện toán lượng tử Oskar Painter của Amazon (AWS) tại Viện Công nghệ California, nơi công việc được thực hiện, nói với BBC rằng tiến trình gần đây có nghĩa là “ngày hung hăng” của một thập kỷ giờ đây “trông ngày càng thực tế”.

“Năm năm trước tôi đã nói có thể 20 hoặc 30 năm”, ông nói nhưng nói thêm “Dòng thời gian này xuất hiện khá nhiều.”

Cuối cùng, AWS, nơi cung cấp dịch vụ điện toán đám mây, muốn cung cấp dịch vụ điện toán lượng tử cho khách hàng của mình, nhưng ông Painter cũng cho biết ông tin rằng các máy tiên tiến cuối cùng có thể giúp tối ưu hóa việc hậu cần toàn cầu rộng lớn của doanh nghiệp bán lẻ của Amazon.

“Bạn biết đấy, một công ty như Amazon, bạn cải thiện một phần trăm trong đó và bạn đang nói về số tiền lớn phải không? Máy tính lượng tử có thể cho phép bạn làm điều đó hiệu quả hơn, thời gian thực hơn – và đó là giá trị thực ở đó”, ông giải thích.

Máy tính lượng tử giải quyết các vấn đề bằng cách khai thác các tính chất kỳ lạ của vật chất và năng lượng ở quy mô rất nhỏ, như được mô tả bởi khoa học vật lý lượng tử.

Máy tính lượng tử sẽ không thay thế cái gọi là máy tính “cổ điển”, nhưng hứa hẹn sẽ có thể giải quyết các vấn đề ngay cả những máy tính hiện đại mạnh mẽ nhất không thể – mang lại những khám phá mới như pin tốt hơn và thuốc mới.

Nhưng tiềm năng đó đang được giữ lại bởi vấn đề lỗi.

Các máy tính lượng tử cực kỳ nhạy cảm với tiếng ồn trong môi trường của chúng – rung động, nhiệt, nhiễu điện từ từ điện thoại di động và mạng WiFi, hoặc thậm chí các tia vũ trụ và bức xạ từ ngoài không gian có thể khiến chúng mắc lỗi, sau đó cần phải điều chỉnh.

Các qubit Cat là một nỗ lực giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng khả năng chống lỗi kỹ thuật vào thiết kế của các qubit mà nó sử dụng.

Qubit là các yếu tố cơ bản của máy tính lượng tử, tương đương với các bit trong các máy tính mà hầu hết chúng ta sử dụng ngày nay.

Các qubit mèo được đặt tên để vinh danh Erwin Schrödinger, người có câu hỏi về mèo trong năm 1935 đã giúp làm sáng tỏ một số suy nghĩ đằng sau lý thuyết lượng tử.

Amazon tin rằng con chip mớichỉ có năm qubit Cat trong tổng số 14 thành phần chính, có thể giảm chi phí sửa lỗi lượng tử tới 90%, so với các phương pháp hiện tại.

Công nghệ của các qubit mèo không dành riêng cho Amazon, một công ty người Pháp có tên Alice & Bob thực hiện công việc tiên phong trên công nghệ và tiếp tục phát triển công nghệ.

Giám đốc nghiên cứu của Mazyar Mirrahimi tại Viện nghiên cứu công nghệ quốc gia Pháp, Inria cho biết Ocelot là “một bước tiến quan trọng đối với tính toán lượng tử chịu lỗi hiệu quả phần cứng”.

Amazon tin rằng chip mới cung cấp một con đường để nhân rộng các máy mạnh hơn với loại chống lỗi này được tích hợp, nhưng các nhà nghiên cứu thừa nhận có nhiều thách thức phía trước.

Giám đốc Trung tâm Điện toán lượng tử quốc gia của Michael Cuthbert đã hoan nghênh tiến trình mà Amazon đã đạt được nhưng nói với BBC rằng vẫn còn được nhìn thấy hiệu quả của nó đối với tốc độ mà ngành công nghiệp có thể phát triển máy tính lượng tử thực sự hữu ích:

“Sửa lỗi là một bước quan trọng cần thiết trong sự phát triển dài hạn của điện toán lượng tử. Đó là bước quan trọng biến điện toán lượng tử thành một công cụ thực tế và thương mại mà chúng ta có thể sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp trong hóa học, khoa học vật liệu, y học, hậu cần và năng lượng.”

“Một phần của thách thức là làm thế nào để mở rộng quy mô công nghệ cách mạng một cách hiệu quả – các cơ chế cho phép sửa lỗi mà không có chi phí lớn về kích thước chip, tiêu thụ năng lượng và độ phức tạp của hệ thống thực sự được hoan nghênh.”

Các nhà nghiên cứu của Amazon đã công bố những phát hiện của họ trên một bài nghiên cứu trên Tạp chí Khoa học Thiên nhiên

Amazon tham gia Microsoft và Google trong việc công bố một chip thử nghiệm mới. Nhưng đây có phải là một loạt các thông báo là kết quả của nghiên cứu thông minh hay PR thông minh? Hay là sự trùng hợp ngẫu nhiên, công nghệ tương đương với các xe buýt nói luôn đến trong ba người?

Heather West theo dõi ngành công nghiệp điện toán lượng tử với tư cách là giám đốc nghiên cứu cho Tập đoàn dữ liệu quốc tế và đã được Amazon xem xét về chip mới trước khi xuất bản.

Cô mô tả kết quả của Amazon là một “sự tiến bộ” hơn là một bước đột phá.

Tất cả ba thông báo gần đây đã tập trung vào việc giảm lỗi và cô ấy nói với tôi rằng ngành công nghiệp đang “xoay quanh” từ trọng tâm vào số lượng các qubit để tập trung vào “khả năng sử dụng các hệ thống này ở quy mô để giải quyết các vấn đề về cuộc sống trong thế giới thực. Và bằng cách làm như vậy chúng tôi cần có thể giải quyết các hệ thống sửa lỗi trong các hệ thống định lượng”.

Tuy nhiên, ông Painter đã đồng ý “100%” rằng sẽ không dễ dàng mở rộng quy mô các hệ thống thử nghiệm ngày nay.