Máy tính lượng tử đầu tiên có 1.180 qubit được Công ty khởi nghiệp Atom Computing (Mỹ) tạo ra phá vỡ kỷ lục máy tính Osprey của IBM (433 qubit).

Máy tính lượng tử của Atom Computing sử dụng nguyên tử trung tính giữ cố định bởi laser trong mạng hai chiều. Đặc biệt, theo Rob Hays – Giám đốc điều hành Atom Computing, máy tính dễ dàng mở rộng quy mô hệ thống và thêm nhiều qubit vào mạng lưới. Bất kỳ máy tính lượng tử hữu dụng nào trong tương lai không bị lỗi (đặc điểm gọi là khả năng chịu lỗi) sẽ cần ít nhất hàng chục nghìn qubit sửa lỗi hoạt động song song với qubit lập trình.

Máy tính lượng tử lớn nhất do Atom Computing chế tạo. Ảnh: Atom Computing

“Nếu chỉ tăng quy mô lên hàng chục qubit, giống như phần lớn hệ thống siêu dẫn và bẫy ion hiện nay, chúng ta sẽ cần thời gian rất dài để tiến tới kỷ nguyên của những cỗ máy có khả năng chịu lỗi. Với phương pháp sử dụng nguyên tử trung tính, chúng ta có thể đạt đến cột mốc đó nhanh hơn nhiều”. Rob Hays cho biết thêm, nhóm nghiên cứu của Atom Computing hướng tới tăng số lượng qubit trong cỗ máy gấp khoảng 10 lần sau mỗi hai năm.

Khác với bit máy tính thông thường có giá trị là 1 hoặc 0, qubit đa dạng hơn, có một loạt đặc điểm khác nhau phụ thuộc vào cách chúng được tạo ra. Nguyên tử trung tính phù hợp hơn với rối lượng tử, một hiệu ứng lượng tử kỳ lạ trong đó hai qubit được nối với nhau và có thể ảnh hưởng đến nhau ngay cả ở những khoảng cách rộng lớn. Chúng cũng hoạt động ổn định hơn. Qubit trong máy tính của Atom Computing ngăn trạng thái lượng tử khỏi sụp đổ, nhờ đó đạt khả năng chịu lỗi, trong gần một phút. So với nó, máy tính Osprey của IBM có thời gian liên kết qubit chỉ khoảng 70 – 80 micro giây.

Thời gian liên kết dài đến từ nguyên tử ytterbium mà Hays và cộng sự sử dụng như qubit. Phần lớn cỗ máy nguyên tử trung tính sử dụng electron của nguyên tử làm yếu tố lượng tử để tiến hành tính toán, nhưng chúng dễ dàng bị ảnh hưởng bởi các laser mạnh dùng để cố định chúng. Với ytterbium, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng một đặc điểm lượng tử của hạt nhân nguyên tử gọi là spin (mômen động lượng nội tại của hạt), vốn ít nhạy hơn trước rối loạn.

Mới đây, 3 nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Kỹ thuật Trung Quốc tại thành phố Hợp Phì, tỉnh An Huy cũng đã tuyên bố phát triển thành công máy tính lượng tử giải được bài toán siêu phức tạp trong vòng 1 phần triệu giây, nhanh gấp hơn 20 tỉ năm so với siêu máy tính nhanh nhất thế giới.