Google chỉ có một bước nhảy vọt trong khoa học máy tính. Sử dụng máy tính lượng tử tiên tiến nhất của công ty, được gọi là Sycamore, Google đã tuyên bố "quyền lực lượng tử" đối với các siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới bằng cách giải quyết một vấn đề gần như không thể đối với các máy thông thường.
Máy tính lượng tử đã hoàn thành việc tính toán phức tạp trong 200 giây. Nhóm tính toán tương tự sẽ mất ngay cả những siêu máy tính mạnh nhất khoảng 10.000 năm để hoàn thành, nhóm các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi John Martinis, nhà vật lý thực nghiệm tại Đại học California, Santa Barbara, đã viết trong nghiên cứu được công bố hôm thứ Tư (23/10) Tạp chí Tự nhiên.
Brooks Foxen, một nhà nghiên cứu sau đại học tại phòng thí nghiệm của Martinis cho biết: "Có khả năng thời gian mô phỏng cổ điển, hiện được ước tính là 10.000 năm, sẽ giảm đi nhờ các thuật toán và phần cứng cổ điển được cải thiện". "Nhưng vì chúng tôi hiện đang nhanh hơn 1,5 nghìn tỷ lần, chúng tôi cảm thấy thoải mái khi đặt yêu cầu cho thành tựu này", ông nói thêm, đề cập đến uy quyền tối cao của máy tính lượng tử.
Máy tính lượng tử lợi dụng tính chất vật lý của cơ học lượng tử để giải quyết các vấn đề cực kỳ khó khăn, nếu không nói là không thể đối với các máy tính dựa trên chất bán dẫn cổ điển để giải quyết.
Tính toán mà Google chọn để chinh phục là lượng tử tương đương với việc tạo ra một danh sách rất dài các số ngẫu nhiên và kiểm tra giá trị của chúng hàng triệu lần. Kết quả là một giải pháp không đặc biệt hữu ích ngoài thế giới cơ học lượng tử, nhưng nó có ý nghĩa lớn đối với sức mạnh xử lý của một thiết bị.
Sức mạnh trong sự không chắc chắn
Các máy tính thông thường thực hiện các phép tính bằng cách sử dụng "bit" thông tin, giống như các công tắc bật tắt, chỉ có thể tồn tại ở hai trạng thái: 1 hoặc 0. Máy tính lượng tử sử dụng bit lượng tử hoặc "qubit", có thể tồn tại như cả 1 và 0 đồng thời. Hậu quả kỳ lạ này của cơ học lượng tử được gọi là trạng thái chồng chất và là chìa khóa cho lợi thế của máy tính lượng tử so với máy tính cổ điển.
Ví dụ, một cặp bit có thể lưu trữ chỉ một trong bốn tổ hợp trạng thái có thể (00, 01, 10 hoặc 11) tại bất kỳ thời điểm nào. Một cặp qubit có thể lưu trữ đồng thời cả bốn kết hợp, bởi vì mỗi qubit đại diện cho cả hai giá trị (0 và 1) cùng một lúc. Nếu bạn thêm nhiều qubit, sức mạnh máy tính của bạn sẽ tăng theo cấp số nhân. Ba qubit lưu trữ tám kết hợp, bốn qubit lưu trữ 16, v.v. Máy tính mới của Google với 53 qubit có thể lưu trữ các giá trị 253, hoặc hơn 10.000.000.000.000.000 (10 triệu) kết hợp. Con số này càng trở nên ấn tượng hơn khi một tính chất cơ bản và không kém phần kỳ lạ khác của cơ học lượng tử bước vào chương trình: các trạng thái vướng víu.
Trong một hiện tượng được mô tả bởi Albert Einstein là "hành động ma quái ở khoảng cách xa", các hạt đã tương tác tại một thời điểm nào đó có thể bị vướng vào. Điều này có nghĩa là việc đo trạng thái của một hạt cho phép bạn đồng thời biết trạng thái của hạt kia, bất kể khoảng cách giữa các hạt. Nếu các qubit của máy tính lượng tử bị vướng víu, tất cả chúng có thể được đo đồng thời.
Máy tính lượng tử của Google bao gồm các mạch siêu nhỏ của kim loại siêu dẫn làm vướng víu 53 qubit trong trạng thái chồng chất phức tạp. Các qubit vướng víu tạo ra một số ngẫu nhiên trong khoảng từ 0 đến 253, nhưng do nhiễu lượng tử, một số số ngẫu nhiên hiển thị nhiều hơn các số khác. Khi máy tính đo các số ngẫu nhiên này hàng triệu lần, một mô hình phát sinh từ sự phân bố không đồng đều của chúng.
"Đối với máy tính cổ điển, việc tính toán kết quả của các hoạt động này khó khăn hơn nhiều, bởi vì nó đòi hỏi phải tính toán xác suất ở bất kỳ một trong số 250 trạng thái có thể, trong đó 53 xuất phát từ số lượng qubit - tỷ lệ theo cấp số nhân là lý do mọi người quan tâm đến điện toán lượng tử để bắt đầu, "Foxen nói.
Tận dụng các tính chất kỳ lạ của sự vướng víu và chồng chất lượng tử, phòng thí nghiệm của Martinis đã tạo ra mô hình phân phối này bằng cách sử dụng chip Sycamore trong 200 giây.
Trên giấy tờ, thật dễ dàng để chỉ ra lý do tại sao một máy tính lượng tử có thể vượt trội hơn các máy tính truyền thống. Thể hiện nhiệm vụ trong thế giới thực là một câu chuyện khác. Trong khi các máy tính cổ điển có thể xếp hàng triệu bit hoạt động trong bộ xử lý của chúng, thì các máy tính lượng tử phải vật lộn để mở rộng số lượng qubit mà chúng có thể hoạt động. Các qubit vướng víu trở nên gỡ rối sau thời gian ngắn và dễ bị nhiễu và lỗi.
Mặc dù thành tựu này của Google chắc chắn là một kỳ tích trong thế giới điện toán lượng tử, lĩnh vực này vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và các máy tính lượng tử thực tế vẫn còn rất xa, các nhà nghiên cứu cho biết.
- Ảnh: Số lượng lớn xác định vũ trụ
- 9 số mát hơn Pi
- 8 cách bạn có thể thấy thuyết tương đối của Einstein trong đời thực
