Cách một máy tính lượng tử hoạt động, Nếu thực sự hoạt động, máy tính lượng tử sẽ thay đổi thế giới

Chip phải được thiết kế riêng

Blake Johnson – phó chủ tịch kỹ thuật lượng tử tại Rigetti Computing luôn cho rằng: Việc sản xuất máy tính lượng tử là một thách thức và cơ hội thay đổi thế giới theo hướng tích cực. Máy tính có công nghệ lượng tử  từ google cho phép rút ngắn thời gian giải một bài toán từ 10.000 năm xuống còn 200 giây. Điều đó đã đem tới sự phát triển vượt bậc trong các ngành khí tượng, y học, thông tin,…

dem-toi-su-phat-trien-vuot-bac
Đem tới sự phát triển vượt bậc

Máy tính lượng tử là gì?

Thiết bị tính toán này còn biết đến với tên gọi siêu máy lượng tử với kỹ thuật số dựa trên tranzitor. Chúng cho phép trong một khoảng thời gian vô cùng ngắn, thiết bị có thể nhanh chóng tính ra kết quả chính xác của các thuật toán phức tạp. Điều đó nhằm tiết kiệm thời gian tối ưu cho các phép tính tạo điều kiện thuận lợi cho con người trong sản xuất và áp dụng các công nghệ hiện đại ngày nay.

Khác nhau cơ bản của điện toán thông thường và môi trường lượng tử

Thông thường, máy tính sẽ mã hóa các dữ liệu thành các chữ số nhị phân (bit). Nó được thực hiện dựa trên quy tắc của công tắc siêu nhỏ với tắt công tắc là 0 và bật công tắc là 1. Theo các chuyên gia, sự khác biệt lớn nhất  giữa môi trường điện toán thông thường và môi trường lượng tử là: Điện toán lượng tử cho phép sử dụng bit lượng tử (qubit) cùng lúc giá trị 0 & 1. Việc này góp phần thúc đẩy tốc độ sử lý dữ liệu nhanh hơn theo cấp số nhân.

cho-phep-su-dung-bit-luong-tu-qubit-cùng-luc-gia-tri-0-1
Cho phép sử dụng bit lượng tử (qubit) cùng lúc giá trị 0 & 1

Sự xuất hiện của cơ học lượng tử thế hệ mới

Tính đến năm 2014 tính toán lượng tử vẫn ở giai đoạn sơ khai, nên cơ học lượng tử ra đời nhằm nghiên cứu vấn đề theo hướng chuyên nghiệp. Qua đó, người ta phát hiện rằng, cơ học lượng tử là nền tảng cho vật lý, hóa học, sinh học.  Vì nó chiếm giữ vai trò quan trọng nên máy tính ứng dụng lượng tử đòi hỏi độ chính xác cao và cần thời gian nghiên cứu dài.

nghien-cuu-van-de-theo-huong-chuyen-nghiep
nghiên cứu vấn đề theo hướng chuyên nghiệp

Máy tính lượng tử hoạt động thế nào?

Máy tính công nghệ lượng tử sử dụng qubit ồn tại ở dạng chồng chập lượng tử. Đây là một dạng cộng các véctơ sóng / véctơ trạng thái  trong giao thoa. Hay hiểu một cách đơn giản là nó cho phép sự lưng chừng. 

Ví dụ: bạn xoay một đồng xu thì có thể cho kết quả mặt A hoặc mặt B. Tuy nhiên, kết quả này chỉ biết được khi đồng xu hoàn toàn dừng lại. Và người ta nhận thấy, trạng thái đồng xu xoay chính là một dạng chồng chập. Nó cho phép sự lưng chừng, giải đáp sự không chắc chắn.

Điểm nhấn tạo nên sự khác biệt của lượng tử là  rối lượng tử luôn giữ tính chất liên hệ, dù có sự tách biệt về mặt vật lý. Chính vì vậy, bạn có thể sử dụng thông tin nhanh chóng mà không cần qúa chắc chắn về nó.

Khi nào thì ta sẽ có máy tính lượng tử?

Theo nhiều chuyên gia, bạn sẽ không có cơ hội sở hữu chip lượng tử trong thiết bị cá nhân. Công nghệ này sẽ chủ yếu được sử dụng cho mục đích học thuật vì máy tính phải duy trì ở 0 độ tuyệt đối, cô lập với môi trường. Vì hiểu được sự hiếu kỳ của nhiều người với thiết bị. Ngày nay người ta đã thiết kế ứng dụng cho phép tương tác với máy tính công nghệ lượng tử qua web chính hãng.

su-dung-cho-muc-dich-hoc-thuat
sử dụng cho mục đích học thuật

Muốn có máy tính lượng tử không phải dễ

Qubit là chìa khóa tạo nên sức mạnh tuyệt vời của máy tính công nghệ lượng tử. Nhưng để dưa nó vào hoạt động là vô cùng khó khăn, vì một vài lý do kể đến như sau:

Công nghệ khan hiếm

Để làm lạnh không gian đến nhiệt độ khắc nghiệt nhờ electron chạy qua dây siêu dẫn là một thách thức lớn. Người ta phải chi từ 500.000 USD đến 1 triệu USD, và chuẩn bị trong vòng nhiều tháng để tạo ra thiết bị làm lạnh vì công nghệ khan hiếm. Do đó, chi phí quá cao sẽ trở thành rào cản để việc sở hữu máy tính lượng tử hiện nay.

lam-lanh-khong-gian-den-nhiet-do-khac-nghiet
làm lạnh không gian đến nhiệt độ khắc nghiệt

Cáp siêu dẫn khó tìm

Loại cáp này có thiết kế đặc biệt để dẫn nhiệt rất ít, khiến nó không phá vỡ trạng thái lượng tử tinh vi của qubit. Chip phải được thiết kế riêng có lượng vàng nhỏ, vô cùng khó sản xuất. Chúng đặc biệt, ít đơn vị sản xuất được, hơn nữa nguyên liệu để làm ra chúng cũng vô cùng khan hiếm, do đó đã trở thành rào cản phát triển máy tính lượng tử hiện nay.

chip-phai-duọc-thiét-ké-rieng
Chip phải được thiết kế riêng

Bài viết là những chia sẻ thú vị về máy tính ứng dụng lượng tử. Đây là sản phẩm công nghệ hỗ trợ đem tới nhiều cơ hội mới, nhưng cũng đầy thách thức. Và tất nhiên, nếu máy đi vào hoạt động sẽ thay đổi thế giới theo hướng tích cực hơn.

=>> Xem ngay: Một số điều cần biết về mật mã lượng tử trong khoa học thực tiễn

=>> Xem ngay: Truyền tải năng lượng không dây – Digital Future

You might also like