Máy tính lượng tử sửa lỗi có thể xuất hiện vào năm 2028

Nhiều chuyên gia cho rằng máy tính lượng tử hữu ích vẫn cần thêm từ 5 đến 10 năm để trở thành hiện thực. Tuy nhiên, Amazon và công ty công nghệ lượng tử QuEra mới đây tuyên bố sẽ đạt được mục tiêu này chỉ trong vòng 2 năm.

Theo kế hoạch, đến năm 2028, 2 công ty sẽ đưa hệ thống mang tên Libra tới khách hàng. Thiết bị được kỳ vọng có thể thực hiện 1 triệu phép toán lượng tử trên hàng trăm qubit logic, qua đó hỗ trợ nghiên cứu hóa học lượng tử, vật lý năng lượng cao và mô phỏng vật liệu.

Qubit là đơn vị thông tin cơ bản của máy tính lượng tử. Tuy nhiên, qubit vật lý rất dễ bị tác động bởi môi trường và phát sinh lỗi. Để khắc phục, các nhà khoa học kết hợp nhiều qubit vật lý thành một qubit logic, trong đó thông tin được lưu trữ dự phòng để phát hiện và sửa lỗi.

Những phép tính hữu ích cần từ khoảng 100 qubit logic để mô phỏng một số hóa chất đơn giản đến hàng chục nghìn qubit logic đối với các thuật toán phức tạp. Điều này đồng nghĩa một máy tính lượng tử sửa lỗi có thể cần hàng nghìn qubit vật lý chất lượng cao.

Libra sẽ sử dụng công nghệ nguyên tử trung hòa do QuEra phát triển. Công nghệ này dùng tia laser để làm lạnh, giữ và di chuyển các nguyên tử trong một mạng lưới ánh sáng. Các đối tác nghiên cứu của QuEra đã trình diễn hệ thống gồm 3.000 qubit, nhưng vẫn phải giải quyết tình trạng nguyên tử nóng lên hoặc bị thất thoát trong quá trình vận hành.

Cùng thời điểm, công ty Quantinuum đã công bố thêm thông tin kỹ thuật về máy tính lượng tử Helios sử dụng công nghệ ion bị giữ. Hệ thống có 98 qubit với tỷ lệ lỗi rất thấp. Theo công ty, một siêu máy tính truyền thống có thể cần khoảng 10 triệu năm để mô phỏng hoạt động của Helios sau 8 vòng xử lý.

Tuy nhiên, lợi thế của máy tính lượng tử trước máy tính truyền thống vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng. Một nhóm nghiên cứu trước đó tuyên bố bộ xử lý lượng tử của IBM mô phỏng một mô hình vật lý nhanh gấp 3.000 lần hệ thống gồm 32 bộ xử lý thông thường.

Sau khi cải tiến thuật toán truyền thống, các nhà nghiên cứu thuộc Multiverse Computing đã thu hẹp mức chênh lệch này xuống còn 36 lần. Kết quả cho thấy mỗi tuyên bố về lợi thế lượng tử đều có thể thúc đẩy các chuyên gia tiếp tục cải tiến thuật toán trên máy tính truyền thống.