Google ra mắt chip điện toán lượng tử ‘đỉnh cao công nghệ’

Google đã tiết lộ một con chip mới mà họ tuyên bố sẽ mất 5 phút để giải quyết một vấn đề mà hiện tại các siêu máy tính nhanh nhất thế giới phải mất 10 tỷ tỷ – hoặc 10.000.000.000.000.000.000.000.000 năm mới hoàn thành.

Con chip này là sự phát triển mới nhất trong một lĩnh vực được gọi là điện toán lượng tử – lĩnh vực đang cố gắng sử dụng các nguyên tắc vật lý hạt để tạo ra một loại máy tính mới mạnh mẽ đến khó tin.

Google cho biết chip lượng tử mới của họ, được đặt tên là “Willow”, kết hợp những “đột phá” quan trọng và “mở đường cho một máy tính lượng tử quy mô lớn, hữu ích”.

Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng Willow hiện tại chỉ là một thiết bị thử nghiệm, có nghĩa là một máy tính lượng tử đủ mạnh để giải quyết một loạt các vấn đề trong thế giới thực vẫn còn phải mất nhiều năm – và hàng tỷ đô la – nữa.

Máy tính lượng tử hoạt động về cơ bản khác với máy tính trên điện thoại hoặc máy tính xách tay của bạn.

Họ khai thác cơ học lượng tử – hành vi kỳ lạ của các hạt siêu nhỏ – để giải quyết vấn đề nhanh hơn nhiều so với máy tính truyền thống.

Người ta hy vọng máy tính lượng tử cuối cùng có thể sử dụng khả năng đó để tăng tốc đáng kể các quá trình phức tạp, chẳng hạn như tạo ra các loại thuốc mới.

Cũng có những lo ngại rằng nó có thể được sử dụng cho mục đích xấu – ví dụ như để phá vỡ một số loại mã hóa được sử dụng để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm.

Vào tháng Hai Táo công bố rằng mã hóa bảo vệ các cuộc trò chuyện iMessage đang được tạo ra “bằng chứng lượng tử” để ngăn chúng bị các máy tính lượng tử mạnh mẽ trong tương lai đọc được.

Hartmut Neven lãnh đạo phòng thí nghiệm AI lượng tử của Google, nơi đã tạo ra Willow và tự mô tả mình là “người lạc quan chính” của dự án.

Ông nói với BBC rằng Willow sẽ được sử dụng trong một số ứng dụng thực tế – nhưng hiện tại ông từ chối cung cấp thêm chi tiết.

Tuy nhiên, ông cho biết, một con chip có thể thực hiện các ứng dụng thương mại sẽ không xuất hiện trước cuối thập kỷ này.

Ban đầu các ứng dụng này sẽ là mô phỏng các hệ thống trong đó hiệu ứng lượng tử là quan trọng

“Ví dụ, khi nói đến thiết kế lò phản ứng tổng hợp hạt nhân để hiểu chức năng của thuốc và phát triển dược phẩm, nó sẽ có liên quan đến việc phát triển pin ô tô tốt hơn và một danh sách dài các nhiệm vụ tương tự khác”.

Ông Neven nói với BBC Willow rằng hiệu suất của nó có nghĩa là “bộ xử lý lượng tử tốt nhất được chế tạo cho đến nay”.

Nhưng Giáo sư Alan Woodward, chuyên gia điện toán tại Đại học Surrey, cho biết máy tính lượng tử sẽ thực hiện tốt hơn nhiều nhiệm vụ so với máy tính “cổ điển” hiện tại, nhưng chúng sẽ không thay thế được chúng.

Anh ấy cảnh báo không nên phóng đại tầm quan trọng về thành tích của Willow trong một bài kiểm tra duy nhất.

Ông nói với BBC: “Người ta phải cẩn thận để không so sánh táo và cam”.

Google đã chọn một vấn đề để sử dụng làm tiêu chuẩn về hiệu suất, đó là “được thiết kế riêng cho máy tính lượng tử” và điều này không chứng tỏ “khả năng tăng tốc phổ quát khi so sánh với máy tính cổ điển”.

Tuy nhiên, ông cho biết Willow thể hiện sự tiến bộ đáng kể, đặc biệt trong lĩnh vực được gọi là sửa lỗi.

Nói một cách rất đơn giản, máy tính lượng tử càng hữu ích thì càng có nhiều qubit.

Tuy nhiên, một vấn đề lớn với công nghệ này là nó dễ mắc lỗi – xu hướng trước đây càng gia tăng khi chip có nhiều qubit hơn.

Nhưng các nhà nghiên cứu của Google cho biết họ đã đảo ngược điều này và tìm cách thiết kế và lập trình chip mới để tỷ lệ lỗi giảm trên toàn bộ hệ thống khi số lượng qubit tăng lên.

Ông Neven tin rằng đó là một “bước đột phá” lớn đã giải quyết được thách thức chính mà lĩnh vực này đã theo đuổi “trong gần 30 năm”.

Ông nói với BBC rằng nó có thể so sánh với “nếu bạn có một chiếc máy bay chỉ có một động cơ – nó sẽ hoạt động, nhưng hai động cơ sẽ an toàn hơn, bốn động cơ vẫn an toàn hơn”.

Giáo sư Woodward cho biết, lỗi là một trở ngại đáng kể trong việc tạo ra các máy tính lượng tử mạnh hơn và sự phát triển này “khuyến khích mọi người nỗ lực xây dựng một máy tính lượng tử thực tế”.

Nhưng bản thân Google cũng lưu ý rằng để phát triển các máy tính lượng tử hữu ích trong thực tế, tỷ lệ lỗi vẫn cần phải thấp hơn nhiều so với tỷ lệ mà Willow đưa ra.

Willow được sản xuất tại nhà máy sản xuất mới được xây dựng chuyên dụng của Google ở ​​California.

Các nước trên thế giới đang đầu tư vào điện toán lượng tử.

Vương quốc Anh gần đây đã ra mắt Trung tâm Điện toán Lượng tử Quốc gia (NQCC).

Giám đốc của nó, Michael Cuthbert, nói với BBC rằng ông cảnh giác với ngôn ngữ thúc đẩy “chu kỳ cường điệu hóa” và cho rằng Willow giống như một “cột mốc quan trọng hơn là một bước đột phá”.

Tuy nhiên, đó “rõ ràng là một tác phẩm rất ấn tượng”.

Cuối cùng, máy tính lượng tử sẽ hỗ trợ một loạt nhiệm vụ, bao gồm “các vấn đề hậu cần như phân phối hàng hóa trên máy bay hoặc định tuyến tín hiệu viễn thông hoặc năng lượng lưu trữ trên toàn lưới điện quốc gia”, ông nói.

Và đã có 50 doanh nghiệp lượng tử ở Anh, thu hút 800 triệu bảng tài trợ và tuyển dụng 1300 người.

Vào thứ Sáu, các nhà nghiên cứu từ Đại học Oxford và Đại học Osaka ở Nhật Bản đã xuất bản một bài báo cho thấy tỷ lệ lỗi rất thấp trong qubit ion bị bẫy.

Cách tiếp cận của họ là một cách tiếp cận khác để tạo ra một máy tính lượng tử có khả năng hoạt động ở nhiệt độ phòng – trong khi chip của Google phải được bảo quản ở nhiệt độ cực thấp để hoạt động hiệu quả.

Những phát hiện khoa học từ quá trình phát triển Willow của Google đã được được công bố trên tạp chí Thiên nhiên