Máy tính lượng tử: Đã thử nghiệm xong, sử dụng trong thế giới thực còn lâu mới sử dụng

Trong máy tính cổ điển, nhiệt tuân theo thời gian để áp đặt các ràng buộc về điều có thể. Trong thời đại của ống chân không, việc tính toán dài dòng không thể hoàn thành vì thiết bị sẽ cạn kiệt.

Vào giữa tháng 9, một bài báo nghiên cứu do các nhà khoa học tại 14 tổ chức và phòng thí nghiệm, đứng đầu là Google AI Quantum ở Mountain View, đã xuất hiện trên một trang web của NASA. (Nguồn: Googleblog)

Chính phủ không cần phải tự kích động mình nữa về việc có được quyền truy cập thông tin liên lạc an toàn trên phương tiện truyền thông xã hội, bởi vì máy tính lượng tử, có sự xuất hiện vừa được yêu cầu , sẽ làm cho bảo mật mật mã trở nên dư thừa.

Những gì đã tuyên bố và bị tranh chấp

Vào giữa tháng 9, một bài báo nghiên cứu do các nhà khoa học tại 14 tổ chức và phòng thí nghiệm, do Google AI Quantum đứng đầu ở Mountain View đứng đầu, đã xuất hiện trên một trang web của NASA, và biến mất một cách bí ẩn, khiến cộng đồng khoa học và toán học đứng ngồi không yên. Sự phấn khích của họ không phải là không có cơ sở, bởi vì tờ báo đã khẳng định quyền tối cao lượng tử - sự phát triển của một cỗ máy lượng tử tên là Sycamore có thể giải quyết những vấn đề mà máy tính cổ điển không thể, vì những lý do thực tế.

Trong máy tính cổ điển, nhiệt tuân theo thời gian để áp đặt các ràng buộc về điều có thể. Trong thời đại của ống chân không, việc tính toán dài dòng không thể hoàn thành vì thiết bị sẽ cạn kiệt. Các mạch tích hợp bán dẫn hiện đại cũng tạo ra nhiệt, không đủ để đốt cháy, nhưng khá đủ để làm chậm lại. Google tuyên bố rằng Sycamore đã xử lý sự cố trong khoảng 200 giây, điều mà siêu máy tính có thể bay cao nhất trong khoảng 10.000 năm. Các kết quả - trong bài báo đã biến mất một cách bí ẩn - chính thức xuất hiện trên tạp chí Nature hôm thứ Tư, củng cố cho tuyên bố rằng một ngưỡng trong máy tính, được dự đoán từ khi Paul Benioff, Richard Feynman và Yuri Manin mở cuộc thảo luận vào những năm 1980, đã bị vượt qua.

Trong khi đó, các nhà nghiên cứu tại IBM đã thách thức phát hiện của Sycamore, cho rằng chiếc máy tính cổ điển đã bị tụt hậu 10.000 năm vì nó được cấu hình không hiệu quả. Họ lập luận rằng việc đạp lốp và làm sạch phích cắm sẽ thu hẹp khoảng cách bằng nắm đấm. Vấn đề vẫn còn trong hồi hộp cho đến khi IBM lặp lại bài kiểm tra điểm chuẩn. Theo phương pháp của khoa học, câu hỏi vẫn còn bỏ ngỏ cho đến khi nó công bố những phát hiện của riêng mình.

Nhiều trạng thái

Kể từ khi Thủ tướng Canada Justin Trudeau tuyên bố Tính toán lượng tử đối với một nhà báo chuyên nghiệp tại Viện Vật lý Lý thuyết Perimeter, không có gì còn nhiều điều cần giải thích. Nói một cách đầy đủ là trong khi máy móc cổ điển xử lý các bit thông tin được biểu thị bằng các trạng thái 0 và 1, biểu diễn bật và tắt, thì máy lượng tử xử lý qubit hoặc bit lượng tử. Chúng có hai thuộc tính có thể xử lý dữ liệu có mức độ lớn hơn - chồng chất và vướng víu.

Mặc dù bản chất của thế giới lượng tử và thế giới tổng thể khác nhau về cơ bản, những điều này có thể được minh họa bằng sự tương tự về con mèo của Schrödinger, một con vật dũng mãnh bị nhốt trong một chiếc hộp có thứ gì đó có khả năng gây chết người, chẳng hạn như một hộp khí độc. Trong thế giới tổng quát, chúng ta giả định rằng con mèo còn sống cho đến khi khí thoát ra, sau đó nó chết. Nhưng ở cấp độ lượng tử, các hiện tượng chỉ sụp đổ thành một trạng thái khi chúng được quan sát thấy. Ở tất cả các thời điểm khác, chúng tồn tại ở tất cả các trạng thái có thể. Con mèo chỉ được nhìn thấy là đã chết hoặc còn sống khi người quan sát mở hộp. Ở mọi thời điểm khác, nó vừa chết vừa sống, ở trạng thái chồng chất. Ngoài ra, nếu con mèo vô tình làm mất khí, trạng thái của nó và trạng thái của hộp có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.

Đây là sự vướng víu, mà Einstein gọi là hành động ma quái ở khoảng cách xa. Hai hạt hạ nguyên tử vướng víu có thể cách nhau vài năm ánh sáng nhưng vẫn được liên kết với nhau. Máy tính lượng tử sử dụng hai đặc tính này để đạt được tốc độ và không gian tính toán có thể đánh bại một cỗ máy cổ điển, bằng cách mã hóa dữ liệu thành các trạng thái lượng tử và thực hiện các phép toán lượng tử trên nó.

Sundar Pichai với một trong những Máy tính lượng tử của Google trong phòng thí nghiệm Santa Barbara, California, Hoa Kỳ. (Ảnh qua Reuters)

Dặm đi

Sự xuất hiện của điện toán lượng tử có ý nghĩa gì đối với bạn và tôi? Không nhiều. Không phải giờ. Bởi vì Sycamore chỉ thực hiện một bài kiểm tra điểm chuẩn không có mục đích sử dụng trong thế giới thực và Google không thể triển khai nó để đạt được sự thống trị thế giới vào tuần tới. Ngay cả khi nó đã chứng minh được ưu thế lượng tử, có thể mất nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ để công nghệ này có thể tự do sử dụng.

Qubit chỉ ổn định ở nhiệt độ đông lạnh, và chỉ chính phủ và các tập đoàn lớn mới có thể hy vọng duy trì một máy tính lượng tử tại chỗ. Phần còn lại của chúng ta sẽ phải phụ thuộc vào điện toán đám mây và phần mềm như một dịch vụ. Chẳng hạn, không phải là thiết bị sáng giá nhất nếu bạn khao khát tấn công ánh sáng ban ngày đang sống của Gmail.

Nhưng ban đầu, các chính phủ và tập đoàn sẽ là những người duy nhất sử dụng điện toán lượng tử, bởi vì chỉ họ mới quan tâm đến những câu hỏi mà nó trả lời. Máy tính lượng tử được đặt bởi Feynman để mô hình hóa các hệ thống lượng tử. Giờ đây, nó sẽ được sử dụng trong các phòng thí nghiệm để mô hình hóa các hệ thống chỉ tồn tại trong thế giới thực dưới những điều kiện khắc nghiệt, như trong Máy va chạm Hadron Lớn.

Một thành phần của Máy tính lượng tử của Google trong phòng thí nghiệm Santa Barbara, California, Hoa Kỳ. (Ảnh qua Reuters)

Các phòng thí nghiệm sẽ có thể tạo ra những tác phẩm tiên tiến mà không cần phải đầu tư vào cơ sở hạ tầng quy mô lớn và có thể không phải cộng tác giữa các quốc gia và lục địa. Máy tính lượng tử cũng sẽ hữu ích cho các tác vụ xử lý lượng dữ liệu khổng lồ. Khai thác dữ liệu và trí tuệ nhân tạo sẽ là những người hưởng lợi lớn, cùng với các ngành khoa học xử lý khối lượng dữ liệu, từ thiên văn học đến ngôn ngữ học.

Đừng bỏ lỡ từ Giải thích | Dushyant Chautala: Già hơn tuổi, vị ‘phật’ 31 tuổi này kết nối với mọi người

Mặt tối

Mặt tối của điện toán lượng tử là tác động gián đoạn mà nó sẽ có đối với mã hóa mật mã, vốn bảo mật thông tin liên lạc và máy tính. Việc mã hóa phụ thuộc vào các số nguyên tố rất lớn, chúng đóng vai trò là hạt giống mà từ đó các khóa mật mã được tạo ra và trao đổi bởi các bên trong cuộc hội thoại. Nó hoạt động vì mã hóa và giải mã hoạt động không đối xứng. Máy tính có thể nhân các số nguyên tố rất lớn dễ dàng hơn so với việc nhân một tích xuống các số nguyên tố cấu thành của nó. Sự khác biệt này giữ cho các tin nhắn WhatsApp của bạn ở chế độ riêng tư, nhưng nếu tỷ lệ cược được vượt qua bởi các máy tính mạnh mẽ theo cấp số nhân, thì quyền riêng tư trực tuyến sẽ không còn nữa.

Công nghệ không phải lúc nào cũng là giải pháp. Thông thường, nó tạo ra những vấn đề mới, và giải pháp nằm trong luật. Rất lâu sau sự ra đời của phương tiện truyền thông xã hội và trí tuệ nhân tạo, giờ đây đã có những yêu cầu để điều chỉnh chúng. Sẽ rất thận trọng nếu phát triển một khuôn khổ quy định cho tính toán lượng tử trước khi nó được phổ biến rộng rãi. Đó là một công nghệ biến đổi mà việc sử dụng trong tương lai, trên nhiều lĩnh vực từ phân tích dữ liệu đến địa chính trị, không thể lường trước được. Theo nghĩa đó, nó giống như công nghệ hạt nhân, được chế độ toàn cầu điều chỉnh 23 năm sau Hiệp ước không phổ biến vũ khí hạt nhân ở Hiroshima. Sẽ rất hữu ích nếu điều chỉnh tính toán lượng tử ngay bây giờ, hoặc ít nhất là xác định các giới hạn sử dụng hợp pháp của nó.

Chia Sẻ VớI BạN Bè CủA BạN: