Trung Quốc công bố đột phá, Mỹ ‘chột dạ’ không còn độc quyền công nghệ của tương lai

Đây là tập thể đầu tiên ngoài nước Mỹ, và là nhóm thứ hai trên thế giới sau Google, vượt qua “ngưỡng chịu lỗi”. Đây là điều kiện then chốt để máy tính lượng tử có thể mở rộng quy mô mà không mất kiểm soát sai số.

Nhóm do ông Pan Jianwei tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc dẫn đầu. Các nhà nghiên cứu cho biết máy tính lượng tử siêu dẫn Zuchongzhi 3.2 đã đạt “ngưỡng chịu lỗi”.

Tại ngưỡng này, các biện pháp sửa lỗi không còn làm hệ thống kém ổn định, mà ngược lại giúp giảm sai sót khi quy mô tăng lên. Đây là vấn đề tồn tại suốt nhiều năm trong lĩnh vực máy tính lượng tử.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Physical Review Letters. Khác với Google, vốn dựa nhiều vào các giải pháp phần cứng phức tạp, nhóm Trung Quốc sử dụng phương pháp điều khiển hoàn toàn bằng vi sóng để xử lý lỗi. Theo nhóm nghiên cứu, cách tiếp cận này có thể đơn giản hóa thiết kế và thuận lợi hơn cách của Google cho việc mở rộng quy mô trong tương lai.

Nhà vật lý Joseph Emerson tại Đại học Waterloo (Canada) nhận định nghiên cứu đã giải quyết một trong những thách thức cốt lõi nhất của máy tính lượng tử. Đó là hiện tượng qubit lệch khỏi trạng thái mong muốn và lan truyền lỗi trong toàn hệ thống. Ông đánh giá đây là một thành tựu ấn tượng, dù nhấn mạnh rằng công nghệ vẫn còn xa mới có thể ứng dụng thương mại.

Máy tính lượng tử được kỳ vọng vượt xa máy tính truyền thống trong một số bài toán đặc thù, như tối ưu hóa hệ thống phức tạp hoặc mô phỏng vật liệu. Tuy nhiên, điểm yếu lớn nhất của chúng là tính bất ổn. Qubit rất nhạy cảm với môi trường, khiến lỗi phát sinh liên tục trong quá trình vận hành.

Trong nhiều năm, giới khoa học tìm cách khắc phục bằng các kỹ thuật sửa lỗi lượng tử. Thách thức nằm ở chỗ chính quá trình sửa lỗi lại tạo thêm sai sót mới. Vì vậy, việc vượt qua “ngưỡng sửa lỗi” được coi là điều kiện tiên quyết để máy tính lượng tử có thể mở rộng.

Trước đó, Trung Quốc và Mỹ đều đạt những cột mốc ban đầu với mã sửa lỗi bề mặt, nhưng chưa vượt được ngưỡng. Đến tháng 2 năm nay, Google là nhóm đầu tiên công bố hệ thống vận hành dưới ngưỡng này, song phải đánh đổi bằng thiết kế phần cứng phức tạp và hệ thống dây dẫn dày đặc trong môi trường siêu lạnh.

Với bộ xử lý Zuchongzhi 3.2 gồm 107 qubit, nhóm Trung Quốc đã đạt cùng cấp độ sửa lỗi như Google, nhưng bằng phương pháp vi sóng. Khi hệ thống mở rộng, tỷ lệ lỗi đo được giảm xuống thay vì tăng lên, cho thấy hệ thống đã vận hành ổn định dưới ngưỡng chịu lỗi.

Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp này có thể giúp giảm độ phức tạp phần cứng và mở ra hướng đi linh hoạt hơn cho máy tính lượng tử quy mô lớn. Kết quả này được xem là bước tiến quan trọng trên con đường hướng tới các hệ thống lượng tử chịu lỗi với hàng trăm nghìn, thậm chí hàng triệu qubit trong tương lai.

Theo SCMP