Google đạt cột mốc quan trọng trong phát triển máy tính lượng tử

Điện toán lượng tử là phương pháp xử lý thông tin tiến bộ được đánh giá là mang tính cách mạng, sử dụng những hiểu biết khoa học ngày càng chuyên sâu về thế giới lượng tử để tạo ra một máy tính có những năng lực vượt trội so với những máy tính hiện nay. Tuy nhiên, công nghệ này hiện vẫn chủ yếu tồn tại trên lý thuyết khi vẫn còn nhiều vấn đề gai góc mà giới khoa học chưa thể giải quyết, trong đó có tỷ lệ mắc lỗi cao.

Theo một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí khoa học Nature, Phòng nghiên cứu Trí tuệ nhân tạo (AI) lượng tử của Google mô tả một hệ thống có thể giúp giảm đáng kể tỷ lệ mắc lỗi. Điều này được kỳ vọng sẽ giúp hãng công nghệ hàng đầu của Mỹ vượt qua những đối thủ cũng đang nghiên cứu về máy tính lượng tử khác như IBM.

Trong khi các loại máy tính truyền thống xử lý thông tin theo đơn vị bit thì các máy tính lượng tử xử lý thông tin theo đơn vị qubit. Một bit cổ điển (bit nhị phân) có thể có giá trị 0 hoặc 1 trong khi qubit biểu diễn cả 2 cùng một lúc (trạng thái chồng chất). Trạng thái chồng chất này đồng nghĩa rằng máy tính lượng tử có thể xử lý cùng lúc một khối lượng lớn các kết quả tiềm năng. Tuy nhiên, năng lực này bị cản trở đáng kể vì một vấn đề có tên gọi là "decoherence". Trong vật lý lượng tử, đây là tình trạng mất mát sự gắn kết lượng tử. Trong máy tính lượng tử, tình trạng này khiến các qubit đánh mất thông tin khi rời khỏi trạng thái lượng tử để liên kết với thế giới bên ngoài. Điều này dẫn tới tỷ lệ mắc lỗi cao và tỷ lệ này cũng tăng khi số lượng qubit tăng. Do đó, các nhà khoa học đã đẩy mạnh các nghiên cứu nhằm tìm cách khắc phục tình trạng này.

Trong nghiên cứu mới công bố, đội ngũ các nhà khoa học của Google đã lần đầu tiên giới thiệu một hệ thống sử dụng mã hóa (code) sửa lỗi để phát hiện và sửa lỗi mà không ảnh hưởng tới thông tin. Theo chuyên gia Hartmut Neven, nền tảng lý thuyết của hệ thống này đã được đưa ra từ những năm 1990 nhưng những nỗ lực trước đây chỉ dẫn tới số lượng lỗi nhiều hơn chứ không giảm đi. Tuy nhiên, nếu tất cả các phần trong hệ thống đều có tỷ lệ mắc lỗi thấp thì chức năng sửa lỗi lượng tử sẽ vào cuộc. Julian Kelly, đồng tác giả của nghiên cứu, đánh giá đây là cột mốc quan trọng, cho biết chức năng sửa lỗi lượng tử là một công nghệ đơn quan trọng cho việc phát triển máy tính lượng tử trong tương lai. Tuy nhiên, nhà khoa học Neven chưa thực sự hài lòng về kết quả trên, khẳng định mong muốn đưa tỷ lệ lỗi xuống mức thấp hơn nữa.