Google dùng máy tính lượng tử để khám phá các quy luật cơ bản của vũ trụ

Các nhà nghiên cứu vừa sử dụng bộ xử lý lượng tử của Google để mô phỏng vật lý cơ bản, mở ra một hướng tiếp cận mới trong việc tìm hiểu các lực và hạt nền tảng của vũ trụ.

Những lực cơ bản định hình thế giới quanh ta được giải thích thông qua các mô hình lý thuyết vô cùng phức tạp. Tuy nhiên, việc nghiên cứu những mô hình này lại là một thử thách lớn, bởi việc mô phỏng chính xác chúng vượt xa khả năng của những siêu máy tính truyền thống.

Giờ đây, các nhà khoa học đến từ Đại học Kỹ thuật Munich (TUM), Đại học Princeton và nhóm Google Quantum AI đã chứng minh rằng máy tính lượng tử có thể trở thành công cụ mạnh mẽ để khai phá lĩnh vực đầy thách thức này, giúp hé mở cánh cửa quan sát những chuyển động tinh vi nhất của các thành phần cơ bản trong tự nhiên.

Chi tiết nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature , đánh dấu một bước tiến quan trọng của điện toán lượng tử. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng thành công bộ xử lý lượng tử của Google để mô phỏng trực tiếp những tương tác nền tảng, qua đó khẳng định tiềm năng to lớn của công nghệ này cho các khám phá khoa học tương lai. Phương pháp tiếp cận này có thể giúp các nhà khoa học hiểu sâu hơn về vật lý hạt, vật liệu lượng tử, và thậm chí cả bản chất của không gian – thời gian. Trọng tâm của công trình là mục tiêu giải mã vũ trụ ở cấp độ cơ bản nhất, thông qua những khung toán học được gọi là lý thuyết chuẩn (gauge theory).

Kiểm nghiệm “luật chơi” của vũ trụ trong phòng thí nghiệm

“Công trình của chúng tôi cho thấy máy tính lượng tử có thể giúp con người khám phá các quy tắc cơ bản chi phối vũ trụ,” giáo sư Michael Knap, đồng tác giả, nhà nghiên cứu tại Trường Khoa học Tự nhiên TUM cho biết. “Bằng cách mô phỏng những tương tác này trong phòng thí nghiệm, chúng tôi có thể kiểm nghiệm các lý thuyết theo những cách hoàn toàn mới.”

Ông Pedram Roushan, đồng tác giả thuộc Google Quantum AI, nhấn mạnh: “Tận dụng sức mạnh của bộ xử lý lượng tử, chúng tôi đã nghiên cứu động lực học của một dạng lý thuyết chuẩn đặc biệt, và quan sát cách các hạt cũng như những ‘sợi dây’ vô hình nối liền chúng biến đổi theo thời gian.”

Tác giả chính của nghiên cứu, Tyler Cochran – nghiên cứu sinh tại Princeton – bổ sung: “Bằng cách điều chỉnh các tham số hiệu dụng trong mô hình, chúng tôi có thể ‘tinh chỉnh’ đặc tính của các sợi dây này. Chúng có thể dao động mạnh, bị bó chặt, hoặc thậm chí đứt gãy.” Ông giải thích thêm, dữ liệu thu được từ bộ xử lý lượng tử đã hé lộ những hành vi đặc trưng của các sợi dây này, vốn có mối tương đồng trực tiếp với những hiện tượng trong vật lý hạt năng lượng cao.

Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tiềm năng của máy tính lượng tử trong việc thúc đẩy các khám phá khoa học ở lĩnh vực vật lý cơ bản và hơn thế nữa.