Máy tính lượng tử thêm bước tiến đột phá nhờ sáng chế bộ xử lý silicon chứa hàng triệu qubit

Cuộc cách mạng về máy tính lượng tử vừa có thêm bước tiến lớn nhờ bộ xử lý silicon mới có thể đóng gói hàng triệu qubit…

Công ty Equal1 vừa có bước tiến mới đối với máy tính lượng tử - Ảnh minh họa.
Công ty Equal1 vừa có bước tiến mới đối với máy tính lượng tử - Ảnh minh họa.

Các nhà khoa học cho biết họ vừa phát triển công nghệ giúp bộ xử lý lượng tử dựa trên vật liệu silicon trở nên khả thi hơn. Cụ thể, Công ty điện toán lượng tử Equal1 đã tạo ra một đơn vị xử lý lượng tử (QPU) có thể được chế tạo từ các quy trình sản xuất chất bán dẫn thông thường. Điều này phủ nhận sự phức tạp và chi phí đắt đỏ trong việc sản xuất bộ xử lý lượng tử.

Công ty cũng đã phát triển chip điều khiển lượng tử được đánh giá là phức tạp nhất tính đến thời điểm hiện tại. Con chip này có thể hoạt động ở nhiệt độ cực thấp và mở đường cho việc tích hợp hàng triệu qubit trên một con chip - nghĩa là nó có thể xử lý đồng thời một số lượng lớn bit thông tin lượng tử trong khi vẫn giữ chúng ổn định và chính xác để tính toán.

Trước đó, các chip lượng tử mạnh nhất mới chỉ chứa hàng nghìn qubit và được chế tạo bằng chất siêu dẫn, tất cả đều yêu cầu làm mát đến gần độ không tuyệt đối để thực hiện tính toán lượng tử.

Kết hợp lại, các công nghệ mới đang mở đường cho giai đoạn tiếp theo của điện toán lượng tử và chứng minh cách nhanh nhất để mở rộng quy mô là tận dụng cơ sở hạ tầng silicon hiện có, đại diện của Equal1 chia sẻ.

Xây dựng chip lượng tử nổi tiếng là một quá trình khó khăn và tốn kém. Không giống như các chip máy tính thông thường dựa vào bit nhị phân để xử lý thông tin ở dạng 1 hoặc 0, chip lượng tử sử dụng qubit dựa trên các nguyên tắc cơ học lượng tử.

Qubit có các thuộc tính đặc biệt cho phép chúng tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái và hoạt động cùng nhau theo cách mà các bit truyền thống không thể thực hiện được. Quá trình xử lý song song thu được cho phép máy tính lượng tử giải quyết các vấn đề vượt xa khả năng của các hệ thống cổ điển. Tuy nhiên, qubit lại có đặc tính cực kỳ mong manh và dễ dàng bị phá vỡ bởi các yếu tố môi trường như thay đổi nhiệt độ hoặc nhiễu điện từ - do đó cần có nhiệt độ cực thấp để tránh nhiễu.

Thông thường, chip lượng tử cũng được chế tạo bằng vật liệu chuyên dụng hoặc được chế tạo riêng như kim loại siêu dẫn, đòi hỏi quy trình sản xuất phức tạp và đắt tiền. Điểm đổi mới của Equal1 là việc sử dụng silicon - một trong những vật liệu phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành bán dẫn.

Silicon cung cấp môi trường ổn định cho qubit, đặc biệt khi sử dụng hỗn hợp vật liệu gọi là silicon germanium (SiGe). Trong một nghiên cứu được công bố vào ngày 2 tháng 12 trên cơ sở dữ liệu in sẵn arXiv, các nhà khoa học của Equal1 giải thích rằng SiGe kết hợp tính ổn định của silicon với khả năng của germanium để nâng cao hiệu suất điện tử, khiến nó rất phù hợp cho các ứng dụng lượng tử. Quan trọng hơn, chip SiGe có thể được sản xuất bằng cách sử dụng cùng quy trình và nhà máy đã được sử dụng để sản xuất chip máy tính truyền thống, có khả năng làm cho bộ xử lý lượng tử rẻ hơn và dễ dàng mở rộng quy mô hơn.

Đại diện của Equal1 cho biết mảng SiGe 6-qubit – một phần của chip nơi các qubit được tạo ra và kiểm soát đã đạt được bước đột phá ở hai lĩnh vực chính: độ chính xác của các hoạt động của cổng lượng tử và tốc độ thực hiện.

Cụ thể, con chip này đã thể hiện độ trung thực của cổng một qubit là 99,4% với tốc độ hoạt động là 84 nano giây và độ trung thực của cổng hai qubit là 98,4% với tốc độ 72 nano giây. Độ chính xác cao hay độ trung thực trong cổng lượng tử giúp giảm thiểu sai sót trong tính toán, trong khi tốc độ cổng nhanh hơn giúp giảm nguy cơ qubit mất đi các đặc tính lượng tử trong quá trình hoạt động. Những yếu tố này xác định độ chính xác của tính toán lượng tử và khả năng duy trì trạng thái lượng tử của qubit đủ lâu để hoàn thành các hoạt động phức tạp.

Elena Blokhina, giám đốc khoa học của công ty, cho biết thêm: “Cột mốc này đánh dấu một bước ngoặt quan trọng đối với Equal1 và ngành điện toán lượng tử. Equal1 luôn tin rằng silicon là phương tiện để mở rộng quy mô máy tính lượng tử và ngày nay, với kết quả về chip điều khiển và qubit hàng đầu thế giới này, chúng tôi đã thực hiện một bước quan trọng hướng tới tầm nhìn này".

Thu hút chuyên gia quốc tế đóng góp vào tăng trưởng công nghệ Việt Nam

Luật Công nghiệp công nghệ số đã mở rộng phạm vi nhân lực công nghệ số chất lượng cao, không chỉ bao gồm người Việt Nam (cả trong và ngoài nước) mà còn cả chuyên gia nước ngoài đáp ứng các tiêu chí do Chính phủ Việt Nam quy định. Để thu hút lực lượng này, luật đưa ra hàng loạt chính sách ưu đãi...

Nhật Bản đồng hành cùng Việt Nam phát triển trong kỷ nguyên mới

Với tổng vốn đầu tư lũy kế hơn 80 tỷ USD, Nhật Bản không chỉ là đối tác kinh tế hàng đầu mà còn là người bạn đồng hành tin cậy của Việt Nam qua nhiều thập kỷ. Trong bối cảnh Việt Nam đang quyết liệt chuyển dịch sang mô hình tăng trưởng mới dựa trên khoa học - công nghệ và chuyển đổi xanh, dư địa hợp tác giữa hai nước đang ngày càng mở rộng, đặc biệt là sau chuyến thăm Việt Nam vào tháng 5/2026 của Thủ tướng Nhật Bản Takaichi Sanae.

Dưới tác động của biến đối khi hậu, tình trạng thời tiết, thiên tai diễn biến bất thường, cực đoan hơn, đòi hỏi công tác dự báo, cảnh báo sớm, giúp các ngành, địa phương và người dân chủ động ứng phó, giảm thiểu thiệt hại. Đặc biệt với các hiện tượng khí hậu như El Nino, ông Hoàng Đức Cường cho rằng khi nhận diện sớm nguy cơ, dự báo cảnh báo sớm sẽ giúp có thời gian chủ động lên kế hoạch sớm, có các giải pháp ứng phó, góp phần giảm thiểu ảnh hưởng, tác động đến hoạt động sản xuất và đời sống sinh hoạt của người dân.

VnEconomy Interactive

VnEconomy Interactive

Interactive là một sản phẩm báo chí mới của VnEconomy vừa được ra mắt bạn đọc từ đầu tháng 3/2023 đã gây ấn tượng mạnh với độc giả bởi sự mới lạ, độc đáo. Đây cũng là sản phẩm độc quyền chỉ có trên...

VnEconomy
VnEconomy