Máy tính lượng tử Zuchongzhi 2 có thể thực hiện những nhiệm vụ được cho là bất khả thi với máy tính thường. Ảnh: SCMP
Trong nghiên cứu công bố trên hai tạp chí Physical Review Letters và Science Bulletin, trưởng nhóm Pan Jianwei cho biết Zuchongzhi 2, máy tính lượng tử siêu dẫn lập trình 66 qubit đặt theo tên nhà toán học ở thế kỷ 5, nhanh gấp 10 triệu lần siêu máy tính nhanh nhất thế giới và mạnh hơn hẳn máy tính Sycamore 55 qubit của Google, ra đời cách đây hai năm.
Zuchongzhi 2 được nâng cấp từ cỗ máy ra mắt 3 tháng trước, có thể thực hiện nhiệm vụ tính toán phức tạp gấp 1 triệu lần Sycamore. Nhóm của Pan cũng công bố Jiuzhang 2, một máy tính lượng tử khác hoạt động dựa trên photon. Cỗ máy này có lĩnh vực ứng dụng hạn chế hơn nhưng có thể đạt tốc độ nhanh hơn 100.000 tỷ tỷ lần máy tính thường lớn nhất thế giới. Dù sở hữu tốc độ siêu nhanh, Zuchongzhi 2 và Jiuzhang 2 sẽ không thay thế máy tính phổ thông trong tương lai gần. Hiện nay, chúng chỉ hoạt động thời gian ngắn trong môi trường chuyên biệt, xử lý nhiệm vụ có tính chuyên môn cao và vẫn còn mắc nhiều lỗi.
"Bước tiếp theo, chúng tôi hy vọng có thể khắc phục lỗi lượng tử sau 4 - 5 năm nỗ lực làm việc", Pan, giáo sư ở Đại học Khoa học Công nghệ Trung Quốc tại Hợp Phì, tỉnh An Huy, chia sẻ. "Dựa trên công nghệ khắc phục lỗi lượng tử, chúng tôi có thể khám phá cách sử dụng máy tính lượng tử hoặc mô phỏng lượng tử để giải quyết những câu hỏi khoa học quan trọng nhất với giá trị thực tiễn".
Bảng mạch của máy tính Zuchongzhi cần được bảo quản ở nhiệt độ cực lạnh để thực hiện nhiệm vụ phức tạp có tên "nước đi ngẫu nhiên". Đây là mô hình dựa trên chuyển động của quân cờ trên bàn cờ. Những ứng dụng của nó bao gồm dự đoán giá cổ phiếu tới tính toán đột biến gene, phát triển vật liệu mới và tạo dòng khí phục vụ bay siêu thanh ở tốc độ từ Mach 5 6.174 km/h trở lên.
Mô hình giả định chuyển động của một quân cờ có thể hoàn toàn ngẫu nhiên mà không liên quan tới chuyển động trước đó. Ở máy tính thông thường, quá trình rất khó mô phỏng do đòi hỏi khối lượng tính toán khổng lồ dựa trên thuật toán phức tạp. Nhưng quá trình tính toán trở nên ngày càng dễ dàng với sự hỗ trợ của vật lý lượng tử. Về lý thuyết, Zuchongzhi 2 có thể tính toán nước đi ngẫu nhiên trên 66 bàn cờ cùng lúc, nhiệm vụ bất khả thi với bất kỳ máy tính nào khác ngày nay.
Jiuzhang 2, đặt theo tên một cuốn sách toán học cổ đại, là phiên bản nâng cấp của cỗ máy do nhóm nghiên cứu của Pan chế tạo năm ngoái. Cỗ máy sử dụng photon, mỗi photon mang một qubit, đơn vị thông tin lượng tử cơ bản. Các nhà nghiên cứu đã tăng số lượng photon từ 76 lên 113. Cỗ máy mới nhanh hơn gấp hàng tỷ tỷ lần siêu máy tính, theo Lu Chaoyang, trưởng nhóm trong dự án Jiuzhang.
Theo Lu, máy tính Jiuzhang có thể thực hiện nhiệm vụ gọi là "lấy mẫu boson", mô phỏng hành vi của hạt ánh sáng khi chúng truyền qua một mê cung tinh thể và gương. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy lấy mẫu boson có nhiều ứng dụng trong mật mã học. Máy tính hoạt động nhờ photon không thể lập trình, nhưng Jiuzhang 2 có thiết kế linh hoạt hơn, cho phép tiến hành nhiều hơn một nhiệm vụ tính toán.
Hai máy tính lượng tử thử nghiệm trên có thể xử lý những vấn đề phức tạp nhất, theo Barry C. Sanders, giáo sư ở Viện Khoa học và Công nghệ Lượng tử tại Đại học Calgary ở Canada.
An Khang (Theo SCMP)