Lần Đầu Tiên Chứng Minh Được Máy Tính Lượng Tử Thật Sự Mạnh Hơn Máy Tính Cổ Điển

22 Tháng Mười 20181:41 SA(Xem: 829)
Lần Đầu Tiên Chứng Minh Được Máy Tính Lượng Tử Thật Sự Mạnh Hơn Máy Tính Cổ Điển
Lần Đầu Tiên Chứng Minh Được Máy Tính Lượng Tử Thật Sự Mạnh Hơn Máy Tính Cổ Điển

Khoảng giữa tháng 10/2018, lần đầu tiên trong lịch sử, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã chứng minh được rằng máy tính lượng tử có sức mạnh tính toán vượt trội so với máy tính thông thường.

 

Trong bản báo cáo khoa học được đăng tải trên Science, các nhà khoa học đã mô tả chi tiết cách họ thiết kế thành công một mạch điện lượng tử có thể giải một bài toán mà máy tính cổ điển không làm nổi. Nhà lý luận Robert König, công tác tại Đại học Kỹ thuật Munich và cũng là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Dự án của chúng tôi cho thấy mạch điện lượng tử có sức tính toán mạnh mẽ hơn mạch cổ điển có cùng cấu trúc. Chúng tôi không khẳng định rằng bài toán trên không thể giải được theo cách cổ điển. Hoàn toàn giải được, có điều cần nhiều tài nguyên hơn”.

 

Đội ngũ có thể đạt được lợi thế lượng tử là nhờ "nonlocality" – khía cạnh nổi bật nhất có trong hệ thống lượng tử cô lập không gian. Nhờ tính riêng biệt (cô lập), có thể coi nó là một hệ thống máy tính duy nhất. Thay đổi trong hệ thống sẽ khiến hệ thống khác cũng thay đổi theo, giống cách hai hạt kết nối với nhau bằng rối lượng tử. Nonlocality và rối lượng tử là hai khái niệm chính, được nghiên cứu nhiều nhất trong khoa học thông tin lượng tử. Phải có rối lượng tử mới có thể có được nonlocality, nhưng chưa rõ mối quan hệ giữa hai thứ ra sao.

 

Trong máy tính lượng tử, ta có qubit là đơn vị tính, khác với bit trong máy tính cổ điển. Không chỉ tồn tại ở hai giá trị 0 và 1, qubit có thể tồn tại ở trạng thái chồng – superposition, tồn tại ở cả hai giá trị 0 và 1 cùng một lúc. Theo lý thuyết, điều này khiến sức mạnh tính toán của máy tính lượng tử vượt trội. Khi thiết kế mạch lượng tử, các nhà nghiên cứu phải tính toán cân bằng giữa lượng qubit tương tác với nhau trong mạch và khối lượng công việc thực hiện được trên mạch đó – hay còn gọi là "chiều sâu – depth" của mạch. Tăng số lượng qubit – mạch càng sâu, khả năng xử lý thông tin của mạch sẽ càng cao. Nhưng khi tăng một thứ, thứ còn lại sẽ phải giảm. Một mạch có lượng qubit lớn sẽ thực hiện được ít tác vụ hơn, do mạch "nông" hơn bình thường. Điều này khiến cho máy tính cổ điển vẫn chiếm ưu thế trong cuộc đua.

 

Một mạch lượng tử không đi kèm khả năng sửa lỗi sẽ thực hiện được rất ít tác vụ, dần dần mọi thông tin có được, được lưu sẽ biến mất. Càng thêm nhiều qubit, dung lượng càng lớn thì lỗi sẽ càng xảy ra nhiều, và khi lỗi, máy tính lượng tử không còn thực hiện được nhiều tác vụ nữa.

 

Trong trường hợp nghiên cứu mới, König và cộng sử thiết kế một mạch lượng tử lớn gồm nhiều mạch nông chạy song song, nhưng vẫn có thể coi là một hệ thống lớn nhờ tính nonlocality của lượng tử. Những mạch nông có thể xử lý vấn đề số học sau khi chạy một loạt các tác vụ để giải toán. Chúng có một độ sâu nhất ổn định, một cái máy tính cổ điển với độ sâu ổn định không thể giải được vấn đề toán học tương tự.

 

Máy tính lượng tử có quy mô lớn có thể vượt mặt ngay cả những hệ thống siêu máy tính mạnh nhất thế giới, chính rối lượng tử và nonlocality sẽ cho chúng hai bước đà để chạy trước bất kì siêu máy tính nào. Trên lý thuyết, những lợi thế sẽ cho phép máy tính lượng tử tính toán nhanh hơn. Nó sẽ giải mã hóa với tốc độ kinh hoàng, bỏ xa máy tính cổ điển.

 

Một trong những trở ngại lớn là tìm ra được dấu mốc khẳng định máy tính lượng tử vượt trội máy tính cổ điển. Có những thuật toán nhất định khiến cho máy tính lượng tử mạnh hơn nhiều lần, nhưng không có nghĩa rằng máy tính cổ điển không làm được điều đó với sức mạnh hiện tại. Cũng có thể rằng ta chưa tìm ra được đúng cách thức, đúng thuật toán để mở khóa sức mạnh của máy tính lượng tử. Đây cũng là ngành nghiên cứu của Robert König. Họ tập trung tìm hiểu giới hạn giữa máy tính cổ điển và máy tính lượng tử, đưa ra nhiều ước đoán nhưng chưa lần nào chứng minh được.

 

König và cộng sự coi công trình nghiên cứu của mình là nền móng toán học cho những ứng dụng lượng tử trong tương lai. Khác với những thuật toán lượng tử phức tạp vô cùng, chỉ có thể áp dụng vào các hệ thống máy tính lượng tử khổng lồ, những mạch lượng tử nông có thể hoạt động như cách máy tính lượng tử thử nghiệm, làm bước đệm cho những hệ thống lớn hơn. Ông chia sẻ: “Dự án của chúng tôi là bằng chứng cho thấy máy tính lượng tử có khả năng giải quyết tốt hơn máy tính cổ điển, ở những bài toán cụ thể. Biết là vậy, nhưng khi áp dụng thực tế, chúng tôi muốn hệ thống máy tính lượng tử của mình giải những vấn đề không quá phức tạp, xuất hiện tại những lĩnh vực khoa học khác”

50Vote
40Vote
30Vote
20Vote
10Vote
00
Gửi ý kiến của bạn
Tắt
Telex
VNI
Tên của bạn
Email của bạn
Tạo bài viết
15 Tháng Giêng 2019
Khoảng giữa tháng 01/2019, một nghiên cứu mới tiến hành ở thành phố Salt Lake được đăng tải trên tạp chí Fertility and Sterility chỉ ra một mối liên quan đáng lo ngại giữa chất lượng không khí với khả năng sinh sản của con người. Trước đó, cũng đã có những kết quả nghiên cứu khẳng định ô nhiễm không khí gây tác hại xấu đến thai nhi, dễ làm cho trẻ sinh non. Điều này cũng có thể coi là 1 hồi chuông cảnh báo cho thế hệ hiện tại hay cả các thế hệ tương lai khi hiện tại con người vẫn loay hoay giải quyết về các vấn đề liên quan đến phát triển và môi trường.
15 Tháng Giêng 2019
Kể từ thế hệ iPhone đầu tiên, Apple vẫn trung thành với màn hình LCD không chỉ bởi chi phí thấp mà còn bởi công nghệ màn hình đã quá phổ biến và dễ lắp ráp. Tuy nhiên kể từ 2017, Apple đã lần đầu tiên chuyển hướng sang sử dụng màn hình OLED trên iPhone X.
15 Tháng Giêng 2019
Có phải trái tim và linh hồn của Dải Ngân Hà nằm ở Cassiopeia? Có thể là không, nhưng đó là nơi có thể tìm thấy hai tinh vân phát sáng có tên là Trái tim và Linh hồn. Trong ảnh, Tinh vân Trái tim, được đặt tên chính thức là IC 1805, nằm ở phía dưới bên phải với hình dạng gợi nhớ đến một biểu tượng trái tim cổ điển. Tinh vân Linh hồn, tên chính thức IC 1871, nằm ở phía trên bên trái.
15 Tháng Giêng 2019
Dự kiến, sắp tới Samsung sẽ ra mắt dòng smartphone Galaxy M để thay thế cho các dòng Galaxy C, Galaxy J và Galaxy On. Samsung kỳ vọng rằng dòng Galaxy M sẽ giúp hãng chiếm lại thị phần ở phân khúc giá rẻ.
15 Tháng Giêng 2019
HMD Global đã khơi lại những ký ức tốt đẹp của người dùng với các sản phẩm truyền thống của Nokia khi ra mắt Nokia 3310 mới vào năm 2018. Mẫu điện thoại mới ngay lập tức đã gây ấn tượng với người dùng.
15 Tháng Giêng 2019
Cuối tháng 12/2018, những người muốn mua những tờ báo giấy tại Mỹ như LA Times, New York Times, Wall Street Journal hay nhiều trang tin tức khác đều không thể đạt được mục đích của mình. Lý do là vì một loại malware có tên Ryuk đã tấn công vào hệ thống của Tribune Publishing, cơ quan chủ quản nhiều tờ báo lớn ở khu vực bờ Tây nước Mỹ. Ước tính, từ 85 đến 90% lượng báo in ra trong ngày thứ 7 đã không đến được tay độc giả.