Chiếc máy tính mạnh nhất thế giới

Máy tính lượng tử của IBM. Ảnh: IBM.

Với bộ xử lý 433 bit lượng tử, hay qubit, đơn vị xử lý thông tin lượng tử, IBM đã đạt kỷ lục về máy tính lượng tử lớn nhất vào cuối năm ngoái. Công ty này đã công bố tham vọng lớn hơn tại hội nghị thượng đỉnh G7: hoàn thành máy tính 100.000 qubit trong vòng 10 năm tới.

Theo IBM, 100 triệu USD sẽ được phân bổ để tạo ra siêu máy tính có thể giải quyết các vấn đề mà không siêu máy tính nào có thể giải quyết được. Để tạo ra các loại thuốc mới, phân bón mới, hợp chất pin mới và hàng loạt các ứng dụng khác, IBM mong muốn sử dụng máy tính 100.000 qubit này cùng với siêu máy tính tốt nhất.

Điện toán lượng tử xử lý thông tin dựa trên việc khai thác các đặc điểm của hạt cơ bản. Nguyên lý chồng chập đề cập đến sự tồn tại đồng thời của electron, nguyên tử và phân tử nhỏ và trạng thái của các hạt có thể liên kết với nhau. Thay vì 0 hoặc 1 như bit máy tính thường, mỗi qubit có thể tồn tại các trạng thái 0 và 1 cùng một lúc, cho phép thực hiện nhiều phép tính cùng một lúc.

Máy tính lượng tử hàng triệu qubit

Mặc dù không thể nói là máy tính lượng tử sẽ không thể thực hiện bất kỳ điều gì hữu ích mà siêu máy tính thường không thể làm được, nhưng cho đến nay chúng vẫn chưa làm được điều đó. Các hệ thống tính toán lượng tử dễ bị nhiễu loạn nhỏ được gọi là tiếng ồn và chúng không có đủ qubit.

Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng các hệ thống tính toán lượng tử sẽ cần phải mở rộng quy mô đáng kể để chúng có thể sử dụng một phần khá lớn qubit để sửa lỗi do tiếng ồn gây ra.

Do đó, chỉ số lượng qubit không thể hiện khả năng của máy tính lượng tử. Các chi tiết cụ thể về cách qubit được chế tạo, khả năng sửa lỗi do tiếng ồn và khả năng vận hành trong thực tế cũng cần được xem xét.

Trong thập kỷ này, Google được cho biết sẽ tạo ra một máy tính lượng tử hàng triệu qubit. Ảnh: Reuters.

IBM không phải là doanh nghiệp duy nhất đặt mục tiêu lớn. Vào cuối thập kỷ này, Google đã thông báo rằng họ muốn phát triển một máy tính lượng tử có một triệu qubit vào cuối thập kỷ này, trong đó chỉ 10.000 qubit được sử dụng để tính toán và số còn lại được sử dụng để sửa lỗi.

1.024 "qubit logic", mỗi qubit logic tạo thành từ một mạch sửa lỗi gồm 13 qubit vật lý, là mục tiêu của IonQ vào năm 2028. Giống như Google, PsiQuantum cũng đang cố gắng tạo ra một máy tính lượng tử triệu qubit nhưng không tiết lộ các mốc thời gian hoặc cấu hình sửa lỗi.

Không có gì đảm bảo thành công

Các qubit của IBM hiện được tạo thành từ các vòng kim loại siêu dẫn, giống như các nguyên tử khi hoạt động ở nhiệt độ millikelvin, nhưng lớn hơn một chút so với nhiệt độ không tuyệt đối, hay -273 độ C. Theo IBM, qubit dạng này chỉ có thể mở rộng tối đa đến 5.000 qubit với công nghệ hiện tại và không đủ lớn để mang lại nhiều lợi ích tính toán.

Hiện tại, mỗi qubit siêu dẫn của IBM cần khoảng 65 watt để hoạt động. Cần một nhà máy điện hạt nhân cung cấp năng lượng và hàng tỷ USD để phát triển máy tính với 100.000 qubit. Theo Jay Gambetta, Phó chủ tịch bộ phận tính tóa lượng tử của IBM, công ty dự định sử dụng công nghệ "chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung" (CMOS) có thể được lắp đặt bên cạnh các qubit để vận hành chúng chỉ với công suất hàng chục milliwatt.

Theo Gambetta, CMOS vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và các công nghệ cần thiết cho siêu máy tính lượng tử không có.

Không có gì đảm bảo rằng 100 triệu USD của dự án này sẽ đủ để sản xuất máy tính 100.000 qubit. "Chắc chắn là có rủi ro," Gambetta nói.

Theo Joe Fitzsimons, Giám đốc điều hành của Horizon Quantum, một nhà phát triển phần mềm lượng tử có trụ sở tại Singapore, nhận định tương tự. "Đây sẽ không phải là một hành trình suôn sẻ."

Fitzsimons tuyên bố rằng kế hoạch của IBM có vẻ hợp lý, mặc dù có rất nhiều rào cản tiềm ẩn. Theo chuyên gia, sẽ rất khó để tạo ra các hệ thống điều khiển có thể vận hành một số lượng lớn qubit như vậy một cách hiệu quả trên quy mô này.

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống