Trung Quốc ra mắt đột phá máy tính lượng tử: Xử lý phép tính chỉ trong 25 micro giây, vượt xa siêu máy tính mạnh nhất nước Mỹ

Kết quả nghiên cứu được công bố ngày 13/5 trên tạp chí khoa học Nature, đánh dấu bước tiến mới trong chương trình nghiên cứu lượng tử đang phát triển nhanh chóng của Trung Quốc. Dự án do nhóm nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) dẫn dắt dưới sự chỉ đạo của nhà vật lý lượng tử nổi tiếng Pan Jianwei.

Theo nhóm nghiên cứu, Jiuzhang 4.0 chỉ mất 25 micro giây để hoàn thành bài toán “Gaussian boson sampling” (tạm dịch: Lấy mẫu Boson Gaussian - GBS, một dạng tác vụ cực kỳ khó đối với máy tính truyền thống. Các nhà khoa học ước tính siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay là El Capitan của Mỹ sẽ cần hơn 10⁴² năm để xử lý cùng bài toán.

GBS là dạng bài toán được thiết kế riêng cho máy tính lượng tử, có độ phức tạp lớn tới mức các thuật toán cổ điển gần như không thể mô phỏng hiệu quả.

Nhóm nghiên cứu cho biết không có tài nguyên điện toán cổ điển thực tế nào hiện nay có thể đạt độ chính xác tương đương thí nghiệm của họ. Jiuzhang 4.0 hoạt động với 1.024 đầu vào trạng thái nén trên mạng giao thoa gồm 8.176 chế độ, đồng thời có thể thao tác và phát hiện tối đa 3.050 photon, cao gấp hơn 10 lần so với các thí nghiệm trước đó.

Trong bài báo khoa học, nhóm của Pan Jianwei mô tả đây là “bước nhảy vọt theo cấp số lớn” về quy mô so với các thế hệ trước.

Các nhà khoa học cho biết hệ thống có khả năng khám phá số lượng trạng thái lượng tử khổng lồ tới mức những siêu máy tính mạnh nhất hiện nay cũng không thể mô phỏng một cách thực tế.

Một trong những điểm đáng chú ý là hệ thống đạt hiệu suất nguồn photon 92% và hiệu suất tổng thể 51%, giúp vượt qua nút thắt lớn lâu nay của máy tính lượng tử quang tử: hiện tượng thất thoát photon trong các mạch quang học quy mô lớn.

Ngoài giá trị nghiên cứu nền tảng, nhóm phát triển cho rằng kiến trúc này còn có thể được ứng dụng ngay trong thời kỳ lượng tử quy mô trung gian, bao gồm nhận diện hình ảnh và các hàm mật mã một chiều.

Jiuzhang 4.0 cũng là bước tiến mới nhất trong dòng máy tính lượng tử Jiuzhang của Trung Quốc. Phiên bản Jiuzhang 3.0 ra mắt năm 2023 từng đạt tỷ lệ ưu thế lượng tử ở mức 10¹⁶, trong khi phiên bản đầu tiên công bố cuối năm 2020 trở thành hệ thống quang tử đầu tiên trên thế giới chứng minh được “lợi thế tính toán lượng tử”.

Tuyên bố mới cũng làm nóng trở lại tranh luận về việc liệu “ưu thế lượng tử” (quantum supremacy) thực sự đã được đạt tới hay chưa. Khái niệm này dùng để chỉ thời điểm máy tính lượng tử có thể giải các bài toán gần như bất khả thi với máy tính truyền thống.

Khác với hướng đi của các công ty công nghệ Mỹ như Google, IBM hay Microsoft vốn tập trung vào máy tính lượng tử siêu dẫn, dòng Jiuzhang của Trung Quốc sử dụng phương pháp quang tử, tức khai thác các hạt ánh sáng thay vì qubit siêu dẫn.

Cuộc cạnh tranh công nghệ lượng tử giữa Trung Quốc và Mỹ đang ngày càng gay gắt, khi lĩnh vực này được xem là một trong những mặt trận chiến lược quan trọng nhất, với tiềm năng ứng dụng từ mã hóa, trí tuệ nhân tạo, phát triển thuốc cho tới mô phỏng quốc phòng và hạ tầng tính toán thế hệ mới.

Dù Jiuzhang 4.0 chưa phải máy tính lượng tử đa dụng hoàn chỉnh, bước tiến mới này tiếp tục củng cố vị thế của Trung Quốc như một trong những cường quốc hàng đầu thế giới về công nghệ lượng tử quang tử.

Theo SCMP