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: 395)
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 Mười Một 2018
Sao chổi có chu kỳ ngắn hạn 46P / Wirtanen hiện là sao chổi sáng nhất trên bầu trời đêm, nhưng rất mờ nhạt nếu nhìn thấy bằng mắt thường. Từ bầu trời tăm tối, nó chỉ có thể trở thành “có thể thấy được bằng mắt thường”, khi quỹ đạo vòng lặp dài 5.4 năm mang nó mang tới gần Trái Đất và Mặt Trời nhất vào giữa tháng 12.
15 Tháng Mười Một 2018
Khoảng giữa tháng 11/2018, đợt tấn công mới trên Twitter nhắm vào một loạt tài khoản Twitter chính thức của các hệ thống bán lẻ lớn như Target hay The Body Shop. Các tài khoản sau khi bị chiếm quyền đều đăng một tweet hứa tặng tới hàng nghìn Bitcoin (BTC), cùng với đó là đường dẫn tới một trang web. Trang web là một trang thanh toán bằng Bitcoin. Ở hình thức lừa đảo dạng này, người dùng được yêu cầu phải thanh toán mức phí 0.1 - 2 BTC để được nhận lại 1 - 20 BTC.
15 Tháng Mười Một 2018
Khoảng giữa tháng 11/2018, CEO Facebook Mark Zuckerberg được cho là đã “ra lệnh” cho đội ngũ quản lý của mình chỉ được sử dụng điện thoại Android. Theo trang The New York Times, quyết định được đưa ra sau khi CEO Apple Tim Cook chỉ trích Facebook là một dịch vụ buôn bán “cuộc sống đời tư của người dùng” trong một cuộc phỏng vấn của MSNBC.
15 Tháng Mười Một 2018
Windows 10 October Update (1809) là một bản cập nhật lớn nhưng không may mắn khi bị Microsoft thu hồi mới chỉ ra mắt được vài ngày vì có quá nhiều lỗi lạ như tự xóa file của người dùng, tự giảm độ sáng màn hình xuống 50% trên laptop hay tự động ghi đè file khi giải nén.
15 Tháng Mười Một 2018
Nhằm cải thiện lợi nhuận biên trên smartphone, Samsung được cho là sẽ mua thêm nhiều linh kiện từ Trung Quốc bắt đầu từ Galaxy S10. Ống kính camera và ăng ten có thể sẽ là những linh kiện được mua từ các nhà cung ứng Trung Quốc để phục vụ cho chiếc smartphone flagship sắp tới của công ty.
15 Tháng Mười Một 2018
Khoảng giữa tháng 11/2018, Google ra mắt một ứng dụng web thử nghiệm có tên là Squoosh, giúp người dùng dễ dàng nén những hình ảnh kích thước lớn mà không làm giảm quá nhiều chất lượng hình ảnh. Cách sử dụng Squoosh rất đơn giản, tốc độ xử lý ảnh cực nhanh, hỗ trợ nhiều định dạng, người dùng chỉ cần kéo và thả hình ảnh muốn nén vào trang web Squoosh.