Một nhóm nhà khoa học từ Trung Quốc vừa công bố bước tiến lớn trong lĩnh vực điện toán lượng tử với nguyên mẫu máy tính lượng tử quang tử mang tên Jiuzhang 4.0.
Theo nghiên cứu đăng trên Nature, hệ thống này có thể giải một bài toán lấy mẫu boson Gaussian chỉ trong 25 micro giây, trong khi siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay là El Capitan của Mỹ sẽ cần hơn 10^42 năm để hoàn thành cùng tác vụ.
Đây được xem là một trong những cột mốc quan trọng nhất của ngành điện toán lượng tử quang học trong vài năm gần đây.
Jiuzhang 4.0 mạnh đến mức nào?
Theo giáo sư Lu Chaoyang đến từ University of Science and Technology of China, nhóm nghiên cứu máy tính lượng tử đã phát triển thành công hệ thống giao thoa kế mã hóa lai không – thời gian cùng nguồn sáng dao động tham số quang học hiệu suất cao.
So với thế hệ trước là Jiuzhang 3.0 ra mắt năm 2023 với khả năng xử lý 255 photon, Jiuzhang 4.0 hiện có thể điều khiển và phát hiện tới 3.050 photon nhờ 1.024 trường quang học trạng thái nén hiệu suất cao, mạch mã hóa lai không – thời gian 8.176 chế độ và kiến trúc quang tử tổn hao thấp hoàn toàn mới
Bước nhảy vọt này giúp hệ thống đạt “ưu thế lượng tử” ở quy mô lớn hơn rất nhiều so với các nguyên mẫu trước đây.
Máy tính lượng tử khác gì máy tính truyền thống?
Máy tính lượng tử hoạt động dựa trên các nguyên lý của cơ học lượng tử, thay vì xử lý dữ liệu bằng bit 0 và 1 như CPU truyền thống.
Đơn vị xử lý cơ bản của nó là qubit (quantum bit), có thể tồn tại đồng thời ở cả trạng thái 0 lẫn 1 nhờ hiện tượng chồng chập lượng tử. Điều này cho phép hệ thống thực hiện nhiều phép tính song song với tốc độ tăng theo cấp số nhân.
Hiện nay, ngành điện toán lượng tử có nhiều hướng phát triển khác nhau:
- Siêu dẫn
- Bẫy ion
- Quang tử
- Nguyên tử trung hòa
Trong đó, dòng Jiuzhang thuộc nhóm máy tính lượng tử quang tử, sử dụng photon ánh sáng để mã hóa và xử lý thông tin.
Trung Quốc đang tăng tốc trong cuộc đua lượng tử
Trung Quốc hiện là một trong những quốc gia đầu tư mạnh nhất cho điện toán lượng tử. Từ năm 2020, Jiuzhang thế hệ đầu tiên đã giúp nước này trở thành quốc gia thứ hai sau Mỹ đạt được “ưu thế lượng tử”, đồng thời là quốc gia đầu tiên đạt được điều đó bằng hệ thống quang học.
Điện toán lượng tử hiện cũng được Bắc Kinh đưa vào chiến lược phát triển công nghệ dài hạn trong Kế hoạch 5 năm giai đoạn 2026 – 2030, cùng với AI, bán dẫn và robot tự hành.
Giới chuyên gia đánh giá nếu tiếp tục duy trì tốc độ hiện tại, Trung Quốc có thể trở thành một trong những trung tâm điện toán lượng tử lớn nhất thế giới trong thập kỷ tới.
Ý nghĩa thực tế của Jiuzhang 4.0
Dù các hệ thống như Jiuzhang 4.0 hiện vẫn chủ yếu phục vụ nghiên cứu, sức mạnh xử lý khổng lồ của máy tính lượng tử mở ra tiềm năng cực lớn trong nhiều lĩnh vực:
- Mô phỏng vật liệu và thuốc mới
- Tối ưu hóa logistics
- Dự báo khí hậu
- Mật mã học
- AI và học máy thế hệ mới
- Tính toán khoa học quy mô siêu lớn
Tuy nhiên, điện toán lượng tử vẫn còn nhiều rào cản kỹ thuật như độ ổn định qubit, khả năng sửa lỗi và chi phí vận hành cực cao.
Dẫu vậy, với Jiuzhang 4.0, Trung Quốc cho thấy cuộc đua lượng tử toàn cầu đang bước sang một giai đoạn hoàn toàn mới, nơi khoảng cách giữa máy tính truyền thống và máy tính lượng tử ngày càng trở nên khổng lồ.
