Giới khoa học Australia: Có thể phát triển máy tính lượng tử hoạt động chính xác đến 99%

Nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học New South Wales (UNSW) tiến hành, được đăng tải trên Tạp chí khoa học Nature ngày 20-1-2022.

Khác với máy tính kỹ thuật số, máy tính lượng tử hoạt động dựa trên hoạt động của cơ học lượng tử để xử lý dữ liệu đầu vào. Các máy tính lượng tử có khả năng xử lý theo cấp số nhân (theo số lượng qubit - đơn vị của máy tính lượng tử), vốn nhanh hơn máy tính kỹ thuật số rất nhiều. Chỉ với việc tăng một số lượng nhỏ qubit thì năng lực xử lý thông tin của máy tính cũng tăng lên gấp nhiều lần.

Tuy nhiên, trên thực tế, việc thêm một lượng qubit phải bảo đảm không có lỗi nào trong quá trình xảy ra rối lượng tử - một hiệu ứng trong cơ học lượng tử, trong đó, trạng thái lượng tử của hai hay nhiều vật thể có liên hệ với nhau, và chỉ vài sai lệnh nhỏ trong vấn đề tính toán là mọi nỗ lực có thể "tiêu tan".

Giáo sư khoa học về kỹ thuật lượng tử tại UNSW, đồng tác giả nghiên cứu trên - ông Andrea Morello cho biết, nghiên cứu cho thấy việc chế tạo các máy tính lượng tử có đủ quy mô và sức mạnh để xử lý các phép tính có ý nghĩa, là hoàn toàn khả thi.

Theo ông Morello, nghiên cứu này đã chứng minh hoạt động của máy tính lượng tử có thể đạt độ chính xác đến 99%. Khi đó, sai sót sẽ dễ dàng được phát hiện và chỉnh sửa mỗi khi xảy ra.

Trả lời phỏng vấn báo giới, ông Morello cho biết, trước khi đạt được bước đột phá này, tỷ lệ xảy ra lỗi của máy tính lượng tử có chip silicon là vấn đề rất nghiêm trọng. Những nỗ lực khắc phục sai sót thường chỉ khiến sai sót trở nên nghiêm trọng hơn. 

Ông Morello đã chứng minh có thể lưu giữ thông tin lượng tử trong chip silicon trong 35 giây. Theo Giáo sư Morello, ở thế giới lượng tử, "35 giây là vĩnh cửu". Để so sánh, trong máy tính lượng tử siêu dẫn của Google và IBM, thời gian tồn tại là khoảng 100 micro giây - ngắn hơn gần một triệu lần. Tuy nhiên, đổi lại, việc cô lập các qubit khiến chúng dường như không thể tương tác với nhau khi cần thiết để thực hiện các phép tính thực tế. Tạp chí Nature tiết lộ, nhóm các nhà khoa học của UNSW đã khắc phục vấn đề đó bằng cách sử dụng một electron bao gồm 2 hạt nhân của nguyên tử phosphor. 

Ông khẳng định, kết quả này đồng nghĩa với việc giờ đây khoa học nhân loại có khả năng tạo ra máy tính lượng tử to hơn và mạnh hơn, vì các qubit bổ sung có thể giúp chỉnh sửa các lỗi hiếm gặp. 

Giáo sư Morello cho biết, kết quả này sẽ là tiền đề cho dự án tiếp theo, trong đó, thiết kế bộ xử lý lượng tử silicon, giúp mở rộng quy mô và hoạt động chính xác cho các tính toán hữu ích.