Trung Quốc ra mắt máy tính lượng tử nhanh nhất thế giới

Theo nhóm nghiên cứu, Jiuzhang 2 dựa trên ánh sáng có thể tính toán trong một phần nghìn giây một nhiệm vụ mà máy tính thông thường nhanh nhất thế giới phải mất 30 nghìn tỷ năm!

Trưởng nhóm nghiên cứu Pan Jianwei đã giới thiệu Zuchongzhi 2 - chiếc máy tính lượng tử siêu dẫn có thể lập trình 66 qubit được đặt theo tên một cuốn sách toán học từ Thế kỷ 5 - nhanh hơn 10 triệu lần so với siêu máy tính nhanh nhất thế giới và mạnh hơn nhiều so với Sycamore 55 qubit của Google, ra mắt 2 năm trước. Zuchongzhi 2 được nâng cấp từ một chiếc máy trước đó và có thể chạy một nhiệm vụ tính toán phức tạp hơn Sycamore một triệu lần.

Nhóm của Pan cũng công bố Jiuzhang 2, một máy tính lượng tử khác dựa trên ánh sáng. Nó có phạm vi ứng dụng hẹp hơn nhưng có thể đạt tốc độ nhanh hơn 100 tỷ sextillion lần so với các máy tính thông thường lớn nhất. Bất chấp tốc độ của chúng, những cỗ máy này sẽ không sớm thay thế các máy tính thông thường. Ở giai đoạn này, chúng chỉ làm việc trong môi trường được bảo vệ trong thời gian ngắn với những nhiệm vụ đặc biệt cao và còn mắc rất nhiều lỗi.

Pan, Giáo sư Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc ở Hợp Phì, phía Đông Nam tỉnh An Huy, bình luận: “Trong bước tiếp theo, chúng tôi hy vọng sẽ đạt được hiệu chỉnh lỗi lượng tử đòi hỏi 4-5 năm làm việc chăm chỉ. Dựa trên công nghệ sửa lỗi lượng tử, chúng ta có thể khám phá việc sử dụng một số máy tính lượng tử chuyên dụng hoặc thiết bị mô phỏng lượng tử để giải quyết một số câu hỏi khoa học quan trọng nhất có giá trị thực tiễn”.

Hệ thống mạch của cỗ máy Zuchongzhi phải được giữ ở nhiệt độ cực thấp để nó có thể thực hiện nhiệm vụ phức tạp được gọi là bước đi ngẫu nhiên - một mô hình dựa trên chuyển động của các quân cờ trên bàn cờ vua.

Các ứng dụng bao gồm dự đoán giá cổ phiếu đến tính toán đột biến gen, hình thành vật liệu mới và luồng không khí trong chuyến bay siêu âm với tốc độ Mach 5 hoặc hơn thế nữa. Mô hình giả định rằng chuyển động của một quân cờ có thể hoàn toàn ngẫu nhiên, không có bất kỳ mối liên hệ nào với các nước đi trước đó. Trong máy tính cổ điển, quá trình này rất khó để mô phỏng vì nó đòi hỏi một lượng lớn tính toán dựa trên chuỗi thuật toán phức tạp, nhưng nó trở nên dễ dàng với sự trợ giúp của vật lý lượng tử.

Máy Zuchongzhi 2 về lý thuyết có thể tính toán các bước đi ngẫu nhiên trên 66 bàn cờ cùng một lúc - một nhiệm vụ bất khả thi đối với bất kỳ máy tính nào hiện nay. Jiuzhang 2 là bản nâng cấp của một cỗ máy do nhóm của Pan chế tạo năm 2020, sử dụng các photon, mỗi photon mang một qubit - đơn vị cơ bản của thông tin lượng tử. Lu Chaoyang, nhà khoa học chính của dự án Jiuzhang cho biết: “Chúng tôi đã tăng số lượng photon từ 76 lên 113, cỗ máy mới nhanh hơn hàng tỷ lần so với siêu máy tính”.

Theo Lu, Jiuzhang có thể thực hiện nhiệm vụ được gọi là lấy mẫu boson mô phỏng hành vi của các hạt ánh sáng khi chúng đi qua mê cung gồm các tinh thể và gương. Ban đầu nó được đề xuất như một trò chơi vật lý không có mục đích nhưng một số nghiên cứu gần đây cho thấy lấy mẫu boson có thể có một số ứng dụng trong mật mã.

Theo nhóm nghiên cứu của Pan, một máy tính dựa trên ánh sáng điển hình không thể lập trình được, nhưng Jiuzhang 2 có thiết kế linh hoạt hơn cho phép nó thực hiện nhiều hơn một nhiệm vụ tính toán. Barry C. Sanders, Giáo sư Viện Khoa học và Công nghệ Lượng tử Đại học Calgary (Canada), nhận định: “Hai máy tính lượng tử thử nghiệm này giải quyết được những vấn đề phức tạp nhất”.

Viết trong một bài bình luận được xuất bản bởi Physical Review Letters, Sanders cho biết hiệu suất của chúng đã gợi ý “chấm dứt cuộc tranh luận về việc liệu “tính ưu việt” của lượng tử - điểm mà máy tính lượng tử vượt trội hơn máy tính cổ điển tốt nhất có thể - có thể đạt được hay không”.

Trung Quốc - quốc gia phóng vệ tinh lượng tử đầu tiên trên thế giới vào năm 2016 và mạng lưới liên lạc lượng tử trên đất liền lớn nhất vào năm 2019 - được cho là đi sau phương Tây một hoặc hai bước trong công nghệ máy tính lượng tử.

Theo thông tin được công bố rộng rãi, quân đội Trung Quốc đang sử dụng công nghệ lượng tử cho các đường dây liên lạc siêu an toàn, radar có thể phát hiện máy bay tàng hình và thiết bị định vị cho tàu ngầm hạt nhân.