Google vừa công bố uy lực máy tính lượng tử của mình - Sycamore, một cột mốc mà bản chất hoàn toàn khác biệt và vượt xa so với máy tính truyền thống. Nhưng Microsoft kỳ vọng sự tiến bộ của chính mình bằng cách thiết kế lại yếu tố cốt lõi của máy tính lượng tử, qubit.

►Qubit tốt hơn

Microsoft đã nghiên cứu một công nghệ qubit gọi là qubit topo mà họ kỳ vọng sẽ mang lại lợi ích đột phá trong công nghệ máy tính lượng tử. Krysta Svore, Giám đốc điều hành chương trình máy tính lượng tử của Microsoft cho biết, sau khi dành 5 năm để tìm ra phần cứng phức tạp của các qubit topo, công ty gần như đã sẵn sàng để đưa chúng vào sử dụng. 

Các máy tính truyền thống mà chúng ta sử dụng lưu trữ dữ liệu dưới dạng một bit đại diện cho 0 hoặc 1. Qubit, có thể lưu trữ kết hợp 0 ​​và 1 thông qua nguyên tắc vật lý lượng tử đặc biệt gọi là “chồng chất”. Và các qubit có thể được tập hợp lại với nhau qua một hiện tượng khác gọi là “vướng víu”. Cùng với nhau, các hiện tượng như vậy sẽ cho phép máy tính lượng tử thực hiện một số lượng lớn các giải pháp khả thi cho một vấn đề cùng một lúc.

Một trong những vấn đề của máy tính lượng tử là các qubit dễ bị nhiễu loạn. Đó là lý do tại sao “trái tim” của máy tính lượng tử được đặt trong các thùng chứa lạnh có kích thước bằng một cái trống 55 ga-lông.

Tuy nhiên, ngay cả với sự cô lập trong thùng lạnh, các qubit riêng lẻ chỉ có thể thực hiện công việc hữu ích trong một phần của giây. Để bù đắp, các nhà thiết kế máy tính lượng tử xây dựng một công nghệ được gọi là sửa lỗi, đưa nhiều qubit lại với nhau thành một qubit hiệu quả duy nhất, được gọi là qubit logic. Ý tưởng là các qubit logic có thể thực hiện công việc xử lý hữu ích khi nhiều qubit vật lý cơ bản của chúng bị lạc hướng.

“Ưu điểm chính của qubit topo của Microsoft là cần ít qubit vật lý hơn để tạo ra một qubit logic”- Svore nói. 

Cụ thể, một qubit logic sẽ cần 10 đến 100 qubit vật lý với các qubit topo của Microsoft. Đây được xem là bước tiến lớn của Microsoft so với việc cần khoảng 1.000 đến 20.000 qubit vật lý để tạo ra một qubit logic như các phương pháp trước đây.

“Chúng tôi tin rằng chi phí sẽ thấp hơn rất nhiều”- Svore nói. Điều đó có nghĩa là máy tính lượng tử sẽ trở nên thiết thực với số lượng qubit ít hơn rất nhiều.

►Thuật toán tốt hơn

Microsoft cũng đang cải thiện các khía cạnh khác của máy tính lượng tử. Một là hệ thống điều khiển, mà trong các máy tính lượng tử ngày nay là hàng trăm dây cáp, mỗi dây cáp đồng trục rất đắt tiền được sử dụng để giao tiếp với các qubit.

Tại hội nghị Ignite của Microsoft ngày 4-11 vừa qua, công ty cũng đã trình diễn một hệ thống điều khiển máy tính lượng tử mới được phát triển với Đại học Sydney sử dụng ít dây hơn - giảm từ 216 xuống chỉ còn 3. “Chúng tôi nghĩ rằng điều này sẽ mở rộng đến hàng chục ngàn qubit và hơn thế nữa”- Svore nói.

Microsoft đang nghiên cứu một công nghệ gọi là qubit topo, ứng dụng cho máy tính lượng tử.

Krysta Svore cũng kêu gọi thúc đẩy tiến bộ hơn nữa trên phần mềm máy tính lượng tử. Svore đề nghị các giáo sư tích cực giới thiệu cho sinh viên của mình học hỏi và nghiên cứu cải thiện các thuật toán máy tính lượng tử.

Trong những ưu điểm của công nghệ mới, Microsoft cho biết có thể giải quyết những vấn đề tính toán cực lớn không thể giải quyết được trên một máy tính truyền thống hoặc máy tính lượng tử công nghệ khác có thể giải quyết trong thời gian 30.000 năm. Với những cải tiến về thuật toán, Microsoft đã tìm ra cách rút ngắn thời gian đó xuống chỉ còn một ngày rưỡi.

“Các thuật toán mới là một bước đột phá trong cách giải quyết các vấn đề lớn”- Svore nói: “Chúng ta cần tối ưu hóa chúng, làm cho chúng tốt hơn. Chúng ta phải phải thúc đẩy công việc này”.

Máy tính lượng tử khó xây dựng, khó vận hành và khó lập trình, vì chúng chỉ hoạt động trong môi trường lạnh nhất định, nên bạn sẽ không có máy tính xách tay lượng tử, ít nhất là trong vài năm tới. Nhưng vận hành máy tính lượng tử trong các trung tâm dữ liệu - nơi khách hàng có nhu cầu khai thác, có thể mang lại lợi ích lớn. Nó có thể giải quyết các thách thức điện toán mà máy tính truyền thống hiện nay không thể thực hiện được.

HOÀNG THY (Theo CNet)