Chip lượng tử mới Willow của Google có phải mạnh nhất?

Google đã đạt được một cột mốc mới trong ngành công nghiệp sản xuất chip lượng tử khi công bố 'Willow', con chip lượng tử thế hệ thứ 4. Thông báo này đã khiến giá cổ phiếu vốn đã ở mức cao của Google tăng vọt ngay khi công bố.

Máy tính mà người dùng vẫn sử dụng hàng ngày trong nhiều thập kỷ qua được gọi là máy tính cổ điển. Về cơ bản, máy tính cổ điển sử dụng hệ nhị phân làm ngôn ngữ cơ bản. Mỗi 1bit - đơn vị dữ liệu nhỏ nhất mà máy tính có thể lưu trữ và xử lý, giống như một công tắc đèn. Mỗi bit chỉ có thể ở một trạng thái duy nhất tại một thời điểm, bật hoặc tắt, được biểu thị bằng 0 hoặc 1. Máy tính theo dõi dữ liệu dựa trên ngôn ngữ của bit: theo nghĩa đen, mọi thứ máy tính của chúng ta làm đều dựa trên một mạng lưới các công tắc bật/tắt gửi một tín hiệu cụ thể.

Trong khi đó máy tính lượng tử lại có chút khác biệt. Mỗi 1 bit lượng tử (hay qubit ) có khả năng biểu diễn tiềm năng của nhiều trạng thái cùng một lúc. Thay vì chỉ ghi lại 1 hoặc 0, nó ghi lại cả hai vì nó có thể là cả hai. Điều này cho phép một con chip như Willow (có 105 qubit ) thực hiện các phân tích cực kỳ phức tạp chỉ trong một phần nhỏ thời gian mà một máy tính cổ điển có thể thực hiện.

Ví dụ: nếu bạn có 2 bit có thể trả về giá trị 1 hoặc 0, thì có 4 trạng thái tiềm năng có thể được ghi lại: 00, 01, 11 và 10. Nếu mỗi trạng thái này mất 1 giây để ghi lại, thì một máy tính cổ điển sẽ mất 4 giây để ghi lại mọi hoán vị có thể.

Tuy nhiên, một máy tính lượng tử được tạo thành từ hai qubit sẽ có thể ghi lại tiềm năng của mỗi qubit cùng một lúc: nghĩa là nó có thể ghi lại tất cả bốn trạng thái có thể trong 1 giây. 

Khi Willow được công bố, nhà sáng lập kiêm giám đốc của Google Quantum AI Hartmut Nevan cho biết con chip mới đã thực hiện một bài tập phức tạp có chủ đích, được gọi là chuẩn mực lấy mẫu mạch ngẫu nhiên trong 5 phút. Mặt khác, một trong những siêu máy tính 'cổ điển' tiên tiến nhất thế giới sẽ mất 10.000.000.000.000.000.000.000.000 năm để thực hiện cùng một bài tập.

Nevan cho biết đó là 10 triệu tỷ năm, vượt quá các thang thời gian đã biết trong vật lý và vượt xa tuổi của vũ trụ.

Lý do Willow có thể đạt được sự cải thiện đáng kể về khả năng tính toán là vì Willow được tạo thành từ 105 qubit và có thể theo dõi tiềm năng của từng qubit cùng một lúc, cho phép ghi lại dữ liệu tiềm năng nhanh hơn nhiều và đưa ra câu trả lời đúng sớm hơn.

Google cho biết thêm về khả năng phân tích đồng thời nhiều tập dữ liệu cùng một lúc của máy tính lượng tử có thể giúp giải quyết một số vấn đề lớn nhất của chúng ta: như cách khắc phục tình trạng biến đổi khí hậu nhanh chóng, đưa ra giải pháp cho các bệnh và tình trạng không thể chữa khỏi, như ung thư. KhI cung cấp càng nhiều dữ liệu cho máy tính cổ điển, thì máy tính này càng mất nhiều thời gian để phân tích và đưa ra khuyến nghị, nhưng về mặt lý thuyết, máy tính lượng tử có thể xử lý nhiều dữ liệu hơn, nhanh hơn và đưa ra phản hồi mạnh mẽ hơn.

Mặc dù Willow rất ấn tượng, nhưng thực tế nó không phải là máy tính lượng tử mạnh nhất hiện nay. Thay vào đó, một công ty có tên Atom Computing đã tạo ra một máy tính vượt quá 1.000 qubit.

Chúng ta còn rất xa mới có thể nghĩ rằng chip lượng tử là thứ có thể khả thi trong mọi môi trường, và Google vẫn chưa tìm ra cách sử dụng toàn bộ sức mạnh tiềm tàng đó cho các ứng dụng có liên quan đến thương mại (hay nói một cách đơn giản hơn, họ vẫn chưa tìm ra cách sử dụng nó để kiếm tiền).