Sau một thời gian khá im hơi lặng tiếng trong lĩnh vực điện toán lượng tử, Google mới đây đã tuyên bố chế tạo thành công một máy tính lượng tử có khả năng thực hiện các phép tính mà các siêu máy tính cổ điển có hiệu suất cao phải mất 47 năm để hoàn thành.

Báo cáo của các nhà nghiên cứu tại Google tuyên bố rằng công nghệ mới nhất của công ty “vượt quá khả năng của các siêu máy tính cổ điển hiện có”. Tiến bộ quan trọng này nhằm mục đích chứng minh việc các máy tính lượng tử, dù đang trong giai đoạn thử nghiệm, vẫn có thể vượt qua các đối thủ là siêu máy tính thông thường.

Theo họ, công nghệ dựa vào trạng thái đặc biệt của vật lý lượng tử, có thể tạo ra những cỗ máy siêu mạnh để đối phó biến đổi khí hậu và sản xuất các loại thuốc đột phá.

Cách đây 4 năm, Google trở thành công ty đầu tiên đạt "ưu thế lượng tử", cột mốc mà tại đó máy tính lượng tử có thể thực hiện một phép tính mà không máy tính kỹ thuật số nào làm được trong thời gian hợp lý. Tại thời điểm đó, một số ý kiến cho rằng Google đang phóng đại khác biệt giữa máy tính lượng tử và siêu máy tính thông thường. Tuy nhiên, bài báo của công ty mang tên Phase Transition in Random Circuit Sampling đăng trên cơ sở dữ liệu ArXiv, mô tả thiết bị có thể kết thúc cuộc tranh luận.

Trong khi cỗ máy năm 2019 có 53 qubit (đơn vị thông tin lượng tử cơ bản), máy tính thế hệ mới có 70 qubit. Việc tăng thêm qubit giúp cải thiện sức mạnh của máy tính lượng tử theo cấp số nhân, có nghĩa cỗ máy mạnh gấp 241 triệu lần so với phiên bản năm 2019. Theo nhóm nghiên cứu, Frontier, siêu máy tính hàng đầu thế giới, mất 6,18 giây để giải một phép tính từ cỗ máy 53 qubit của Google. So với phiên bản mới nhất, thời gian đó tăng lên 47,2 năm. Các nhà nghiên cứu cũng cho biết máy tính lượng tử mới nhất của họ mạnh hơn so với cỗ máy của Trung Quốc.

So với máy tính lượng tử Sycamore, thế hệ máy tính lượng tử mới nhất của Google có tới 70 qubit. Về cơ bản, máy tính kỹ thuật số yêu cầu dữ liệu được mã hóa thành các số nhị phân (bit), với mỗi số luôn ở một trong hai trạng thái xác định (0 hoặc 1). Trong khi đó máy tính lượng tử sử dụng qubit, còn được gọi là bit lượng tử, có thể tồn tại ở nhiều trạng thái đồng thời, cho phép thực hiện một số phép tính nhất định với tốc độ đáng kinh ngạc.

Điều này có nghĩa, việc thêm nhiều qubit sẽ cải thiện sức mạnh của máy tính lượng tử theo cấp số nhân, nghĩa là cỗ máy mới mạnh hơn 241 triệu lần so với cỗ máy năm 2019.

Theo nhóm nghiên cứu tại Google, Frontier, siêu máy tính hàng đầu thế giới hiện nay, sẽ mất 6,18 giây để giải một phép tính từ máy tính lượng tử 53 qubit ra mắt năm 2019 của Google. So với phiên bản mới nhất, thời gian đó tăng lên 47,2 năm. Các nhà nghiên cứu cũng cho biết máy tính lượng tử mới nhất của họ mạnh hơn so với các thiết bị tương tự của Trung Quốc, vốn được coi là dẫn đầu trong lĩnh vực này.

Theo Google, máy tính lượng tử lớn hơn có thể kiểm soát nhiễu lượng tử, rối loạn đe dọa làm gián đoạn trạng thái mong manh của qubit, để tiếp tục tính toán. Tuy nhiên, Sebastian Weidt, giám đốc điều hành công ty Universal Quantum ở Brighton, nhấn mạnh máy tính lượng tử cần thể hiện nhiều chức năng thực tế hơn. "Đây là một minh chứng rất tốt về lợi thế lượng tử. Tuy nhiên, thuật toán họ sử dụng không thực sự có ứng dụng thực tiễn. Chúng ta phải tiến tới kỷ nguyên máy tính lượng tử nhiều qubit bắt đầu cung cấp giá trị cho xã hội theo cách máy tính cổ điển không bao giờ làm được", Weidt nói.