Dự án nghiên cứu máy tính Azure Quantum của Microsoft vừa chế tạo thành công một thiết bị đặc biệt, có khả năng tạo ra các thuộc tính lượng tử, vốn đã được khoa học đề cập từ lâu nhưng chưa bao giờ được thực hiện thành công. công khai trong thế giới thực.
Đây là bước đột phá quan trọng để sản xuất thành công các bit lượng tử (qubit) mới, có độ ổn định cao và tạo tiền đề cho sự phát triển của máy tính lượng tử quy mô lớn.
Chip lượng tử do Microsoft sản xuất.
“Thật đáng kinh ngạc khi chứng kiến cách con người có thể tạo ra một trong những khía cạnh vật lý kỳ lạ nhất trong vũ trụ. Và chúng tôi hy vọng có thể sử dụng nó để làm điều không thể – sản xuất máy tính lượng tử với mức độ sai số có thể chấp nhận được, và sau đó đẩy tính toán lên một cấp độ tiếp theo, gần đến mức thế giới được tự do. Krysta Svore, một kỹ sư của Microsoft và là nhà lãnh đạo chương trình chính về phát triển phần mềm lượng tử cho biết.
Dựa trên hai thập kỷ nghiên cứu và nỗ lực tạo ra các mô phỏng tiên tiến, nhóm Azure Quantum đã chế tạo một thiết bị tạo ra các trạng thái cấu trúc liên kết của vật chất nóng chảy. trong một cặp phương thức Majorana số không *.
* Lịch sử của chế độ số không Majorana – MZM, tạm dịch là chế độ số không Majorana (theo tạp chí nghiên cứu khoa học PNAS):
Năm 1937, nhà vật lý lý thuyết người Ý Ettore Majorana đã chỉ ra rằng, không giống như công thức Dirac mô tả electron và positron phản hạt của nó, tồn tại một trạng thái khác mà hạt fermi cũng là phản hạt của nó. Mặc dù hạt này vẫn chưa được các nhà nghiên cứu vật lý hạt phát hiện (cho đến thời điểm này), người ta đã đưa ra giả thuyết rằng một cặp trạng thái Majorana vẫn có thể tồn tại ở giai đoạn cuối của một chất siêu dẫn được thiết kế. theo một cách đặc biệt.
Các phương pháp Majorana bằng không này có thể tạo thành qubit cho một máy tính lượng tử với sai số chấp nhận được.
** Phản hạt: trong vật lý hạt, với mỗi loại hạt sẽ có một phản hạt có cùng khối lượng nhưng tính chất trái dấu (ví dụ: điện tích trái dấu về điện từ, hay điện tích trái dấu). nhau khi xét giả thuyết bảng tương tác lượng tử QCD).
Theo những gì chúng ta biết, trạng thái lượng tử đặc biệt MZM không tồn tại trong tự nhiên, chỉ có thể xuất hiện trong những điều kiện cực kỳ chính xác. Từ lâu, khoa học đã tìm cách chế tạo chúng trong phòng thí nghiệm.
Tại thời điểm này, nhóm Azure Quantum đã có thể tạo ra cái được gọi là trạng thái cấu trúc liên kết, đồng thời đo khoảng cách cấu trúc liên kết và đánh giá độ ổn định của trạng thái.
Một tổ hợp các thiết bị được sử dụng để giữ cho máy tính lượng tử hoạt động trong môi trường cực kỳ lạnh.
Từ đây, Microsoft có thể tạo một qubit đặc biệt, được gọi là qubit tôpô. Theo Microsoft, cỗ máy lượng tử trong tương lai của họ sẽ ổn định hơn các loại qubit khác, từ đó quy mô của nó có thể đạt đến tầm cao chưa từng có. Máy tính lượng tử, được coi là sự phát triển tiếp theo của máy tính và siêu máy tính, sẽ sử dụng cơ học lượng tử (trường khoa học mô tả hành vi của các hạt hạ nguyên tử) để xử lý thông tin theo những cách và quy mô mà con người chưa hình dung ra.
“Việc tìm ra cách để chấm dứt nạn đói và cứu Trái đất khỏi biến đổi khí hậu sẽ đòi hỏi chúng ta phải khám phá và tối ưu hóa các hạt, một nhiệm vụ bất khả thi với máy tính cổ điển và đó là khi máy tính lượng tử tồn tại sự sống”, chủ tịch Zulfi Alam của Microsoft cho biết.
Tuy nhiên, trước khi những kế hoạch đầy tham vọng này thành hiện thực, Azure Quantum ước tính rằng máy tính lượng tử phải có sức mạnh ít nhất là 1 triệu qubit. Hiện tại, các hệ thống điện toán lượng tử không áp dụng kỹ thuật của Microsoft chỉ mạnh hơn 100 qubit, chưa kể việc mở rộng các máy tính vẫn là một bài toán khó giải.
Đó là lý do tại sao Azure Quantum tập trung vào các qubit topo, được cho là nhanh hơn, kích thước nhỏ hơn và ít mất dữ liệu hơn so với các qubit thông thường. Trong năm qua, nhóm phần cứng của Azure Quantum đã làm việc không mệt mỏi để kiểm tra và chứng minh trạng thái lượng tử mới là ổn định.
Hiện tại, các nhà nghiên cứu của Microsoft đã tiến hành bước lắp ráp một thiết bị điện toán lượng tử.
Các chuyên gia tại Phòng thí nghiệm Vật liệu Lượng tử Copenhagen của Microsoft cũng đã dành nhiều năm để hoàn thiện các kỹ thuật cho phép các kỹ sư tạo ra những cỗ máy chính xác ở cấp độ nguyên tử. Nhờ những nỗ lực không mệt mỏi, Microsoft đã đạt được bước đột phá mới.
Tuy nhiên, các nhà lãnh đạo lượng tử của Microsoft chưa dám lạc quan, khi khối lượng công việc phía trước còn nhiều vô kể. Một máy tính lượng tử có thể mở rộng quy mô theo ý muốn ở thời điểm hiện tại vẫn là một giấc mơ.
Nhưng với bước đột phá mới, kèm theo sự xuất hiện của hệ thống mô phỏng tiên tiến và các thiết bị có độ chính xác cực cao, dự án đã dần được định hình, không còn nằm hoàn toàn trong vòng bí ẩn.
Quản lý cấp cao Lauri Sainiemi cho biết: “Không còn những trở ngại lớn trong quá trình tạo qubit tôpô. “Điều này không có nghĩa là chúng ta đã hoàn thành – vẫn còn rất nhiều việc phải làm. Nhưng những điều cơ bản đã được giải đáp, và bây giờ chúng tôi đang tiếp cận các vấn đề kỹ thuật và đó sẽ là những gì chúng tôi đang theo đuổi. “
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
