Không cần môi trường siêu lạnh phức tạp như nhiều nền tảng lượng tử hiện nay, Hanyuan-2 được kỳ vọng có thể triển khai nhanh trong các không gian thông thường, đồng thời giảm đáng kể chi phí và rào cản kỹ thuật cho điện toán lượng tử thương mại...

CAS Cold Atom Technology, doanh nghiệp liên kết với Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, vừa công bố hệ thống mà họ gọi là máy tính lượng tử lõi kép (dual-core) đầu tiên trên thế giới. 

Theo thông tin đăng tải trên tờ Science and Technology Daily, hệ thống mang tên Hanyuan-2 được tích hợp hai mảng nguyên tử trung tính độc lập trong cùng một thiết bị. Cụ thể, máy tích hợp 100 nguyên tử rubidium-85 và 100 nguyên tử rubidium-87, tạo thành hệ thống lõi kép với tổng cộng 200 qubit.

Qubit, hay “bit lượng tử”, là đơn vị thông tin cơ bản của máy tính lượng tử. Khác với bit truyền thống chỉ tồn tại ở trạng thái 0 hoặc 1, qubit có thể đồng thời tồn tại ở cả hai trạng thái nhờ hiện tượng chồng chập lượng tử. Chính đặc tính này tạo nên năng lực xử lý vượt trội của điện toán lượng tử trong nhiều bài toán phức tạp.

Doanh nghiệp này cho biết kiến trúc hai lõi cho phép hệ thống vận hành song song để chia tải tính toán, hoặc hoạt động theo mô hình “một lõi chính, một lõi phụ”. Trong cấu hình đó, một mảng sẽ đảm nhiệm việc sửa lỗi theo thời gian thực, còn mảng kia tập trung xử lý phép tính lượng tử.

Hanyuan-2 sử dụng công nghệ nguyên tử trung hòa, thay vì các hướng tiếp cận phổ biến khác như ion bẫy, photon hay qubit siêu dẫn. Trong kiến trúc này, các nguyên tử không mang điện tích được giữ và điều khiển bằng hệ thống laser chính xác cao. Nhờ không phải duy trì môi trường siêu dẫn ở nhiệt độ cực thấp, công nghệ nguyên tử trung hòa giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng, đồng thời đơn giản hóa hạ tầng vận hành của hệ thống lượng tử.

Ông Ge Guiguo, chuyên gia cấp cao của CAS Cold Atom Technology, nói với Science and Technology Daily rằng đây là lần đầu tiên một bộ xử lý lượng tử chuyển từ kiến trúc lõi đơn sang lõi kép.

Tổng giám đốc Tang Biao cho biết Hanyuan-2 được thiết kế theo dạng tủ máy tích hợp tiêu chuẩn và chỉ cần một hệ thống làm mát laser cỡ nhỏ để vận hành. Với mức tiêu thụ điện dưới 7 kW, hệ thống không đòi hỏi môi trường siêu lạnh phức tạp như nhiều nền tảng điện toán lượng tử khác.

Theo Science and Technology Daily, điều này cho phép thiết bị có thể triển khai nhanh trong các không gian trong nhà thông thường, đồng thời giảm đáng kể chi phí cũng như rào cản kỹ thuật cho việc thương mại hóa điện toán lượng tử.

Dù gây ấn tượng về mặt kiến trúc, Hanyuan-2 vẫn đối mặt với nhiều nghi vấn từ giới chuyên gia quốc tế. CAS Cold Atom Technology vẫn chưa công bố các chỉ số kỹ thuật cụ thể cho Hanyuan-2, như độ trung thực cổng lượng tử (gate fidelity), thời gian kết hợp (coherence time) hay tỷ lệ lỗi thực tế.

Trong khi đó, tại phương Tây, IBM hiện đang nỗ lực liên kết các chip siêu dẫn thông qua cả đường truyền lượng tử lẫn cáp tín hiệu thông thường. Trong khi đó, QuEra và Pasqal vừa mở rộng các mảng nguyên tử đơn, vừa phát triển công nghệ kết nối giữa các mô-đun. Còn Atom Computing cùng Microsoft đang xây dựng các hệ thống tích hợp xoay quanh nhiều bộ xử lý lượng tử được liên kết theo dạng mạng

So với các kiến trúc mạng nói trên, hướng tiếp cận của CAS Cold Atom Technology có mức độ tích hợp chặt chẽ hơn khi đặt cả hai mảng trong cùng một thiết bị. Tuy vậy, liệu mô hình này có thực sự mang lại lợi thế thực tiễn so với việc mở rộng một mảng đơn quy mô lớn hay không vẫn còn là câu hỏi bỏ ngỏ. Và đó cũng là điều chỉ có thể được kiểm chứng khi các tiêu chuẩn hiệu năng và dữ liệu kỹ thuật chi tiết được công bố đầy đủ.