Máy photo mới lượng tử đã tiến bộ đến mức nào?

Máy tính lượng tử hẹn sẽ tạo nên một cuộc cách mạng trong thế giới kỹ thuật số. Tuy nhiên, con người sẽ vỡ hoang năng lượng từ cơ học lượng tử như thế nào? Đó còn là câu hỏi không chỉ dành cho các bạn mà còn là mối quan tâm của các nhà nghiên cứu và hãng sinh sản máy tính. Vật thật sự thì máy tính lượng tử là gì và công nghệ này đã phát triển tới đâu? Bài viết này sẽ san sớt với các bạn một số thông báo nhằm giải đáp cho các thắc mắc nói trên.

Điện toán lượng tử là gì?

Các hệ vật thể lượng tử có thể tồn tại tại nhiều dạng khác nhau cùng một lúc và được gọi là dạng chồng chập lẫn nhau. Ý tưởng máy tính lượng tử được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1980 bởi nhà toán học người Đức gốc Nga Yuri Manin bằng cách dùng các hiệu ứng chồng chập và vướng víu lượng tử để thực hiện các tâm tính trên dữ liệu đưa vào.

Khác với máy photocopy kỹ thuật số dựa trên tranzitor đòi hỏi cần phải mã hóa dữ liệu thành các chữ số nhị phân, mỗi số được gán cho 1 trong 2 dạng nhất mực là 0 hoặc 1, tính lượng tử sử dụng các bit lượng tử ở trong dạng chồng chập để tính tình. Điều này có tức là 1 bit lượng tử (đơn vị cơ bản của thông tin trong điện toán, viết tắt là qubit) có thể có giá trị 0 và 1 ở cùng 1 thời khắc.

Việc đánh giá giá trị của qubit được tả qua thể nghiệm đồng xu của David Deutsch và Richard Jozsa, hai nhà tiên phong trong lĩnh vực tính toán lượng tử. Thông thường, để xem hai mặt của một đồng xu ta phải lật nó lại. Như vậy là mất hai bước. Trong khi đó, Deutsch và Jozsa dùng tính nết lượng tử để cùng lúc xem cả hai mặt của một đồng xu (giả tưởng) sau khi nó được tung lên. Một qubit sẽ là sự kết hợp bình quân giữa mặt sấp và mặt ngửa.

Về mặt lý thuyết, một máy photocopy toshiba có nhiều qubit có khả năng xử lý một lượng tác vụ hết sức lớn như tâm tính số học hoặc thực hiện trên dưới trong cơ sở dữ liệu cực lớn trong thời gian nhanh hơn nhiều so với các máy tính thường nhật. Một máy tính lượng tử còn có thể giải quyết cực nhanh những vấn đề phức tạp mà các siêu máy tính bây chừ dù mất hàng triệu năm vẫn không tìm ra được lời đáp.

Thậm chí, một máy tính lượng tử có khả năng giải được các vấn đề phức tạp nhanh hơn so với máy tính cổ điển dùng thuật toán tốt nhất bây chừ, tiêu biểu như thuật toán Shor để phân tách số tự nhiên thành số nguyên tố hoặc thuật toán Simon.

Đã có ai chế tác ra máy tính lượng tử hay chưa?

Trên thực tại, nhiều phòng thí nghiệm trên khắp thế giới đã chế tác ra các thiết bị có khả năng thực hiện các phép tính lượng tử trên một số nhỏ qubit. Tuy nhiên, thậm chí các nhà nghiên cứu đã mất một thời kì dài mà vẫn chưa tạo ra được các thiết bị mạnh tương đương máy tính bỏ túi. Thành công ấn tượng nhất là phân tích số 21 ra thành 2 thừa số là 7 và 3.

Và rồi vào năm 2007, công ty D-Wave tại Canada đã ban bố chiếc máy tính lượng tử trước nhất có khả năng thương mại hóa trước nhất mang tên D-Wave One. Theo thể hiện từ D-Wave thì đây là cỗ máy tính lượng tử dùng tiến trình "phép tôi luyện lượng tử" với hệ thống 128 qubits. Số qubit này phân thành 16 ngăn, mỗi ngăn 8 qbits và được tạo ra bởi các vòng siêu dẫn.



Tiếp theo, D-Wave cho ra đời phiên bản thứ 2 của máy tính lượng tử mang tên D-Wave 2. Đó là một chiếc hộp đen cao 3 mét, bên trong chứa con chip máy tính niobium được làm lạnh ở -273 độ C. Theo lý thuyết, D-Wave có khả năng giải quyết được những vấn đề mà các siêu máy tính phải mất vài thế kỷ mới làm được trên nhiều lĩnh vực, từ mật mã tới công nghệ nano, từ dược phẩm tới trí sáng dạ nhân tạo.

D-Wave có rất ít các khách hàng do tính rủi ro của dự án và cái giá quá đắt: từ 10 đến 15 triệu đô la. cốt chỉ có những tổ chức chính phủ, quốc phòng,... nhằm tiến hành thực nghiệm lẫn nghiên cứu lý thuyết. Theo vắng thì gần đây Google cũng đã bắt tay với NASA nhằm thực hiện nghiên cứu điện toán lượng tử bằng cỗ máy D-Wave.

Vậy khi nào thì chúng ta mới có thể sở hữu máy tính lượng tử để phục vụ cho nhu cầu cá nhân chủ nghĩa?

Nhà nghiên cứu Smelyanskiy đã giải đáp cho câu hỏi này rằng: "Cho dù máy photocopy e studio 2007 trong mai sau sẽ biến đổi như thế nào cũng đừng chờ mong sở hữu một sản phẩm cho riêng mình. Đây sẽ là một thiết bị chuyên dụng nhằm giải quyết các vấn đề khôn cùng phức tạp và quan yếu của loài người hơn là thực hiện những việc giống như máy tính truyền thống, laptop hay iPhone. Máy tính lượng tử không phải là thứ đặt trên bàn làm việc ở mỗi gia đình trong ngày mai".