Microsoft công bố đột phá về máy tính lượng tử sử dụng vật chất mới

Các nhà nghiên cứu của Microsoft cho biết, họ đã khai thác một trạng thái vật chất mới, để tạo ra một con chip có thể cung cấp cơ sở cho máy tính lượng tử mạnh nhất mà thế giới từng thấy. Các nhà nghiên cứu của Microsoft đã phác thảo bước đột phá của họ trong một bài báo đăng trên tạp chí khoa học uy tín Nature.

Microsoft cho biết con chip này sử dụng cái gọi là siêu dẫn topo (TSC), một vật liệu không phải thể rắn, lỏng hay khí, để tạo ra khối xây dựng có thể được mở rộng thành một máy tính lượng tử mạnh mẽ.

Con chip có tên Majorana 1 này hiện đang là sản phẩm nghiên cứu và không được bán. Nhưng việc phát hiện ra các loại thuốc mới, bảo vệ hệ thống kỹ thuật số và mã hóa dữ liệu chỉ là một số lĩnh vực mà máy tính lượng tử có thể can thiệp.

Máy tính lượng tử xử lý số liệu rất khác so với máy tính thông thường, và có thể thực hiện một số phép tính nhanh hơn gấp nhiều lần. Tuy nhiên, máy tính lượng tử vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, hiện nay chỉ có một số ít máy tính lượng tử thực sự mạnh mẽ.

Các chuyên gia trong ngành dự đoán, những chiếc máy tính lượng tử thương mại đầu tiên có thể xuất hiện trong khoảng 50 năm tới.

Microsoft cho biết đang mở rộng quy mô con chip mà họ đang phát triển, khiến nó có thể chứa một triệu bit lượng tử, hay “Q bit”, nhưng không nói rõ điều đó sẽ mất bao lâu.

Mặc dù chưa rõ nó sẽ đóng vai trò quan trọng như thế nào đối với sự phát triển của các máy tính lượng tử mạnh hơn, Microsoft và các đối thủ công nghệ khác, gồm IBM và Google, đang đầu tư mạnh vào việc xây dựng các hệ thống lượng tử thực tế.

Google cũng công bố bước đột phá trong điện toán lượng tử vào tháng 12 năm ngoái khi ra mắt con chip có tên Willow. Theo Google, chỉ trong 5 phút, chip Willow có 105 qubit, có thể giải quyết vấn đề mà siêu máy tính phải mất 10 mũ 250.000 năm mới giải được.

Nó cũng cho phép máy tính lượng tử giảm tỷ lệ lỗi thay vì tăng chúng khi thêm qubit.

Khả năng này chủ yếu đến từ các bit lượng tử logic bên trong chip Willow, cho phép máy tính lượng tử sửa lỗi ngay lập tức.

Máy tính truyền thống cần chuyển đổi thông tin thành tổ hợp 1 và 0, sau đó thực hiện các phép tính bằng cách xác định sự sắp xếp của 1 và 0. Máy tính lượng tử xử lý thông tin bằng “qubit”, có thể là bất kỳ số nào giữa 0 và 1, và sắp xếp tất cả các câu trả lời có thể trong thời gian rất ngắn. Tốc độ tính toán của chúng nhanh hơn hàng trăm triệu lần so với các siêu máy tính hiện có.

Máy tính lượng tử hiện tại cồng kềnh, tính toán không chính xác và kém ổn định hơn máy tính truyền thống. Chúng cũng cần tiêu thụ một lượng lớn năng lượng mới có thể hoạt động và đặc biệt nhạy cảm với môi trường, khiến chúng dễ bị nhiễu loạn bởi các sự kiện ngoài không gian hoặc các hạt khác.

Công nghệ lượng tử của Microsoft tăng sức nóng cho cuộc cạnh tranh giữa các tập đoàn công nghệ hàng đầu, đồng thời là một trong những “con bài tẩy” trong cuộc đối đầu công nghệ giữa Mỹ và Trung Quốc.

Sự phát triển của máy tính lượng tử không chỉ mở ra tiềm năng đột phá trong lĩnh vực tính toán mà còn đặt ra những thách thức lớn đối với hệ thống an ninh mạng hiện nay.

Hầu hết các phương thức mã hóa đang được sử dụng đều dựa trên giả định rằng việc giải mã bằng tấn công brute-force (tấn công vét cạn) sẽ mất quá nhiều thời gian để thực hiện. Tuy nhiên, sức mạnh tính toán vượt trội của máy tính lượng tử có thể làm lung lay nền tảng bảo mật này.