Intel thử thách IBM và Google với siêu máy tính có nhiệt độ lạnh hơn vũ trụ 250 lần

Hôm thứ 3, Intel đã giới thiệu con chip siêu dẫn 17qubit, mạnh tương đương con chip máy tính lượng tử lớn nhất từng được IBM sản xuất..

Tới giờ, ở một khía cạnh nào đó, tính toán lượng tử đã trở thành cuộc đua giữa IBM và Google. Vào tháng 4, Google giới thiệu nghiên cứu về con chip 9qubit và một nghiên cứu khác có thể phá vỡ kỷ lục tính toán lượng tử vào cuối năm. Vào tháng 5, IBM giới thiệu con chip 17qubit đầu tiên.

Sản phẩm của IBM dựa trên nghiên cứu được thực hiện bởi giáo sư Robert Schoelkopf tại đại học Yale (nhóm IBM gồm nhiều tiến sĩ phD, sinh viên theo học tiến sĩ). Sản phẩm của Google dựa trên nghiên cứu tại đại học California của giáo sư John Martinis, được Google hỗ trợ vào năm 2014.

Tất cả các nhà nghiên cứu đến từ IBM, Intel, Google hay bất kì đâu, như Microsoft chẳng hạn, đều đang trong cuộc đua tới con chip 50qubit. Đó là mức độ cần thiết để tạo ra siêu máy tính mạnh hơn bất kì siêu máy tính nào. Không ai biết được máy tính nhanh và thông minh như vậy có thể giải quyết được những vấn đề gì.

Rối lượng tử

Máy tính lượng tử khác với máy tính kỹ thuật số ngày nay. Máy tính kỹ thuật số nghĩ theo 2 trạng thái: 1 và 0 (bật và tắt), Nhưng máy tính lượng tử sử dụng kết hợp 1 và 0 để tạo ra các trạng thái phức tạp hơn, có thể là 1, 0, cả 2 cùng lúc một lúc hoặc (lạ nhất là) một số ở giữa, một trạng thái bí ẩn khó mô tả.

Trạng thái khó hiểu này được gọi là “rối lượng tử”, cũng đã có một số công thức toán học (hay thuật toán) sử dụng trạng thái này để tính toán những thứ mà máy tính truyền thống không đủ mạnh để tính. Ví dụ như máy tính lượng tử có thể làm việc với hàng tỉ biến cùng 1 lúc.

Chúng cũng dùng cho machine learning. Những máy tính này được kì vọng sẽ tìm ra phương thuốc mới, cách bảo mật máy tính mới. Hình thức tính toán này cũng được kì vọng sẽ tạo ra máy tính có thể suy nghĩ để tạo ra robot giống con người hoặc kê thuốc cá nhân hóa cho từng người.

Giám đốc mảng phần cứng lượng tử của Intel, Jim Clarke với con chip thử nghiệm siêu dẫn 17qubit trong tay

Việc này nghe có vẻ khó khăn nhưng hành trình không hề đơn độc. Microsoft cũng đặt cược vào tính toán lượng tử dù chính Bill Gates cũng thừa nhận rằng ông không thực sự hiểu nó hoạt động ra sao.

Nhiệt độ lạnh hơn cả vũ trụ

Tới giờ, thử thách chỉ đơn giản là tạo ra máy tính lượng tử lớn hơn. Như Intel giải thích, qubit rất mong manh. Một âm thanh hay sự phân tán nhỏ nào cũng có thể khiến mất dữ liệu. Chúng phụ thuộc và kim loại siêu dẫn cần phải được giữ ở nhiệt độ rất lạnh 20 milikelvin - hay lạnh hơn nhiệt độ ngoài không gian 250 lần. Điều kiện này rất khó để tạo và duy trì.

Nhiệt độ không phải vấn đề duy nhất. Máy tính lượng tử có kích thước lớn hơn khi thêm nhiều qubit và cũng có thể xảy ra nhiều lỗi.

Nhưng tốc độ phát triển vẫn rất nhanh. Vào tháng 5/2016, IBM giới thiệu máy 5qubit và dịch vụ đám mây đầu tiên trên thế giới. Chỉ sau 1 năm, những con chip này đã lớn hơn gấp 3 lần.

Google kì vọng sẽ tạo ra máy tính thử nghiệm lớn và mạnh vào cuối năm nay, có thể thực hiện những tính toán mà siêu máy tính truyền thống không làm được, gọi là thế lượng tử tối cao hay ngôi vương lượng tử.

Cùng lúc đó, Intel cũng ném mình vào cuộc chơi. Dưới đây là thông tin chi tiết hơn về chip của Intel.

Chip 17qubit có hình vuông với connect vàng cho phép chip kết nối với thế giới bên ngoài máy tính lượng tử.

Chip 17qubit hình vuông của Intel

Đây là hình ảnh mặt khác của chip khi được gói trong hộp. Một trong những điều Intel hướng tới là sản xuất hàng loạt con chip này. Việc đó sẽ khó khăn hơn nhiều tạo ra 1 con chip thử nghiệm.

Chip lượng tử thử nghiệm gói trong hộp

Còn nhiều điều cần hoàn thiện trước khi công nghệ này sẵn sàng vào nhà máy sản xuất. Các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm tính toán lượng tử của QuTech đang tập trung vào điều đó.

Còn nhiều điều cần hoàn thiện trước khi sản xuất số lượng lớn chip lượng tử

Máy tính lượng tử của IBM sống trong chiếc ống màu trắng này. Nó là tủ lạnh đặc biệt để giữ nhiệt độ 0 hoàn toàn.

Cần phải giữ nhiệt độ rất thấp cho máy tính lượng tử

Nhà khoa học QuTech Leo DiCarlo và Intel Dave Michalak rất hứng thú với con chip mới, đã thực hiện video này, trong đó họ giải thích chi tiết hơn con chip được tạo ra như thế nào.