Các nhà khoa học Trung Quốc cho rằng máy tính Zu Chongzhi đã tạo ra một kỷ lục mới về tính toán lượng tử – mạnh hơn bất kỳ thiết bị nào trước đây. Trong một bài báo được xuất bản trong kho lưu trữ arXiv, các nhà nghiên cứu công nghệ tuyên bố rằng máy tính lượng tử của họ có thể sử dụng 56 trong số 66 qubit của cỗ máy để giải quyết các vấn đề, bài toán liên quan. Đây được coi là phiên bản nâng cấp của bộ vi xử lý Sycamore của Google vốn chỉ có 54 qubit. Mời bạn đọc cùng chúng tôi tìm hiểu thêm về thông tin máy.
Máy tính lượng tử đầu tiên
Vào năm 2019, Google tuyên bố máy tính của họ là máy tính đầu tiên đạt được ưu thế lượng tử, ám chỉ khả năng giải quyết các vấn đề phức tạp trong thời gian ngắn hơn đáng kể so với máy tính cổ điển thông thường. Google cho biết Sycamore đã giải quyết được một bài toán phức tạp trong vòng chưa đầy 3,5 phút, điều mà siêu máy tính mạnh nhất phải mất 10.000 năm mới có thể làm được.
Nhóm nghiên cứu Trung Quốc trong bài báo chưa tiến xa được như vậy. “Chúng tôi ước tính rằng nhiệm vụ lấy mẫu do Zuchongzhi thực hiện có thể hoàn thành trong khoảng 1,2 giờ, điều sẽ khiến siêu máy tính mạnh nhất mất ít nhất 8 năm. Chi phí tính toán trên máy tính cổ điển của nhiệm vụ này được ước tính cao hơn 2 – 3 bậc so với công việc trước đó trên bộ xử lý Sycamore 53-qubit”, nhóm viết.
Sức mạnh của Zuchongzhi
Để chứng minh tốc độ của Zuchongzhi, các nhà nghiên cứu Trung Quốc; đã sử dụng siêu máy tính này để thực hiện nhiệm vụ “lấy mẫu mạch lượng tử ngẫu nhiên”. Cơ sở lý thuyết cho vấn đề này rất khó để tóm tắt, liên quan đến lý thuyết ma trận ngẫu nhiên, phân tích toán học, hỗn loạn lượng tử, độ phức tạp tính toán và lý thuyết xác suất. Nó cũng được là có độ khó cao hơn gấp 100 lần so với ‘bài toán’ mà con chip lượng tử Sycamore của Google phải giải quyết vào năm 2019. Nói một cách ngắn gọn, đây được coi là một thử thách cực kỳ phức tạp, phù hợp để làm ‘bài test’ cho các máy tính lượng tử Trung Quốc thể hiện khả năng.
Theo kết quả nghiên cứu được các nhà khoa học Trung Quốc đăng trên kho lưu trữ arXiv, Zuchongzhi hoàn thành việc lấy mẫu trong 1,2 giờ chỉ với 56 qubit, tức chưa chạy ‘hết công suất’ 66 qubit. Để so sánh, những siêu máy tính (thông thường) mạnh nhất thế giới phải mất ít nhất 8 năm để giải quyết vấn đề trên. Kết quả này cũng cho thấy việc Zuchongzhi sử dụng nhiều hơn 2 qubit so với Sycamore (56 so với 54 qubit) mang lại ý nghĩa rất lớn. Theo đó, mỗi qubit được thêm vào giúp cho bộ xử lý lượng tử mạnh hơn theo cấp số nhân.
Ưu điểm của máy tính lượng tử Zuchongzhi so với các máy khác
Theo các nhà nghiên cứu, vấn đề mà máy tính Zuchongzhi đang giải quyết; khó giải gấp 100 lần so với bài toán được Sycamore của Google giải. Đây là một gợi ý mạnh mẽ về những gì máy tính lượng tử có thể sớm có khả năng. Tuy nhiên, bài nghiên cứu về Zuchongzhi này vẫn chưa trải qua quá trình đánh giá ngang hàng.
Bên cạnh đó, như hầu hết các máy tính lượng tử hiện nay; các trường hợp sử dụng vẫn cực kỳ chuyên biệt. Có nghĩa là chúng sẽ không sớm thay thế các máy tính nhị phân hiện nay. Hệ thống Zuchongzhi của nhóm là một máy tính có thể lập trình hai chiều; có thể thao tác tới 66 qubit. Nói cách khác, nó có thể mã hóa thông tin lượng tử; trạng thái lượng tử của một electron đơn lẻ, qua 66 bit lượng tử.
Năm ngoái, một nhóm nhà khoa học Trung Quốc cũng đã công bố; một máy tính lượng tử với 76 qubit quang tử. Những qubit lưu trữ thông tin về trạng thái điện tích của các photon. Tuy nhiên, chiếc máy tính đó không thể lập trình được như Zuchongzhi. Mà phải cố định để hoàn thành phép tính mục tiêu.
“Bài toán” Zuchongzhi giải là gì ?
Vậy vấn đề mà Zuchongzhi đã giải quyết là gì? Cỗ máy này lấy mẫu phân phối đầu ra của các mạch lượng tử ngẫu nhiên. Một vấn đề rất phức tạp đã được chứng minh là; không thể giải được đối với các siêu máy tính cổ điển. Nói cách khác, đó là một chuẩn mực tuyệt vời cho dòng máy tính lượng tử hiện tại.
Mặc dù những phép tính như vậy vẫn chưa thực sự hữu ích trong thế giới thực; các nhà khoa học đã rất ấn tượng trước kết quả này.
“Tôi rất vui mừng vì điều này”, Peter Knight tại Đại học Hoàng gia London, nói với New Scientist. “Những gì cỗ mày này làm được thực sự giúp chúng ta chứng minh những gì chúng ta đã biết. Nhưng không thể chứng minh bằng thực nghiệm; rằng bạn luôn có thể đánh bại một cỗ máy cổ điển bằng cách thêm một vài qubit nữa”.