Máy tính lượng tử nhanh gấp 100 triệu lần máy tính thường

Máy tính lượng tử đặc biệt phù hợp để giải quyết các bài toán tối ưu hóa. Ảnh: Wikipedia.

Theo Bloomberg, công ty Google của Mỹ sở hữu nhiều máy tính hơn bất kỳ doanh nghiệp nào khác trên thế giới. Dù có nguồn trang bị máy tính dồi dào, các nhà nghiên cứu của Google vẫn gặp khó khăn khi cố gắng giải quyết những bài toán phức tạp, đặc biệt là bài toán gắn với trí thông minh nhân tạo (AI).

"Chúng tôi vấp phải những bài toán không thể xử lý bằng máy tính thông thường. Chúng tôi muốn hiểu rõ tương lai phía trước bằng loại máy vi tính phi truyền thống", John Giannandrea, Phó chủ tịch kỹ thuật của Google, cho biết.

Loại máy tính mà Google ngày càng sử dụng nhiều hơn mang tên máy tính lượng tử. Hệ thống này tận dụng những đặc điểm của cơ học lượng tử, lĩnh vực khoa học liên quan đến cách hoạt động của các nguyên tử và phân tử siêu nhỏ. Chúng có thể giúp giải quyết những bài toán mà máy tính thông thường không đủ khả năng xử lý.

Trong họp báo hôm 8/12 ở Mountain View, California, Mỹ, Google tuyên bố công ty đang hợp tác với Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) và D-Wave Systems, hãng sản xuất máy tính lượng tử, để xây dựng một phòng thí nghiệm vi tính. Thương vụ hợp tác này đã diễn ra trong hai năm, nhưng gần đây nhờ chiếc máy tính D-Wave lớn hơn mới nâng cấp, các nhà nghiên cứu thu được nhiều kết quả khả quan từ thí nghiệm.

Theo Google, các tính toán trong thí nghiệm chỉ ra máy tính D-Wave hoàn toàn làm lu mờ máy tính thường khi thực hiện một số yêu cầu. Trong một bài kiểm tra, D-Wave chỉ cần một giây để xử lý các phép tính mà máy tính thường phải mất 10.000 năm mới giải được. Google cho biết máy tính lượng tử có thể thực hiện nhiều yêu cầu nhanh gấp 100 triệu lần máy tính thường. Đây thực sự là tốc độ nhanh hiếm có trong lịch sử ngành công nghệ vi tính.

Máy tính D-Wave rất khác máy tính thông thường. Nó chỉ có thể thực hiện một số lượng hạn chế các phép tính lượng tử và rất ít người biết cách đưa ra bài toán phù hợp với chiếc máy. Vì vậy, Google đảm nhiệm vận hành thử trên D-Wave. "Chúng tôi cần làm cho nó dễ tiếp nhận một bài toán thực tiễn hơn khi có mặt trên bàn làm việc của các kỹ sư", Hartmut Neven, người chỉ đạo kỹ thuật của Google, chia sẻ.

Google đang ứng dụng các phép toán tối ưu hóa thuộc loại khó trên một số công nghệ AI cao cấp mà mọi người thường dùng như công cụ tìm kiếm bằng hình ảnh và nhận diện giọng nói. Nhưng các phép toán trên được thực hiện thông qua hàng nghìn máy tính thông thường kết nối với nhau. Công ty bày tỏ hy vọng có thể dùng máy tính lượng tử để hỗ trợ cho hệ thống máy tính thường và đạt được nhiều đột phá đối với những bài toán hiện nay chưa thể giải quyết. "Chúng tôi có thể cần thời gian vài năm trước khi công trình này tạo nên điều khác biệt cho những sản phẩm của Google", Giannandrea dự đoán.

Máy tính D-Wave cũng đang được NASA sử dụng nhằm cải thiện công nghệ mô phỏng và mã hóa. D-Wave hoạt động dựa vào bit lượng tử, gọi là qubit. Khác với hệ số nhị phân thông thường bắt buộc phải là 1 hoặc 0, một qubit có thể là 1, 0 hoặc trạng thái nằm giữa. Chiếc máy tính có thể đồng thời xem xét một lượng lớn các giải pháp cho một bài toán. Đặc điểm này khiến máy tính lượng tử rất phù hợp để xử lý các bài toán tối ưu hóa. Ví dụ, một người có thể đang muốn tìm ra cách tốt nhất để lên lộ trình cho hàng nghìn máy bay hạ cánh và cất cánh từ sân bay.

Neven dành phần lớn thời gian làm việc với máy tính D-Wave và ông nhận thấy chúng có nhiều tiềm năng trong những lĩnh vực như cải thiện công nghệ pin, thiết bị khử mặn và pin mặt trời. Tính độc đáo của qubit cho phép khám phá đặc điểm của vật liệu, dẫn đến những máy móc công nghiệp hiệu quả hơn.

"Như chúng ta đã biết, do bản chất vận động của tự nhiên là vật lý lượng tử nên cần có một quá trình dựa vào vật lý lượng tử để mô tả các thành phần của vũ trụ. Sớm hay muộn, máy tính lượng tử sẽ trở thành công cụ được lựa chọn để giải quyết những vấn đề này", Neven khẳng định.