Amazon phát triển chip lượng tử tự sửa lỗi

"Đây là một mẫu chip được thiết kế tùy chỉnh hoàn toàn do nhóm lượng tử AWS phát triển nội bộ", Peter Desantis, Phó chủ tịch cơ sở hạ tầng toàn cầu và hỗ trợ khách hàng của AWS, cho biết trong sự kiện AWS re:Invent ngày 28/11 ở Las Vegas. "Chip đánh dấu cột mốc quan trọng trong nỗ lực tạo ra máy tính lượng tử có thể tự sửa lỗi. Chúng tôi có thể giảm thiểu lỗi gấp 100 lần thông thường".

Trong khi máy tính truyền thống dựa vào các bit nhị phân - bật hoặc tắt, ký hiệu là 1 và 0, để xử lý thông tin, máy tính lượng tử sử dụng qubit làm nền tảng, tức có thể xử lý 0, 1 hoặc cả hai cùng lúc. Do thông tin cơ bản của máy tính lượng tử có thể biểu thị tất cả khả năng đồng thời, về lý thuyết, chúng nhanh và mạnh hơn nhiều so với máy tính thông thường sử dụng trong cuộc sống hàng ngày.

Trên máy tính, gồm cả máy tính lượng tử, việc xảy ra lỗi là điều không thể tránh khỏi. Máy tính thông thường sẽ sử dụng các kỹ thuật sửa lỗi, như EEC với khả năng tự kiểm tra và sửa theo hệ thống thuật toán được lập trình logic, nhằm bảo vệ bộ nhớ khỏi hiện tượng "lật bit" (bit flip), tức tự chuyển đổi bit 0 sang 1 và ngược lại, khiến hệ thống hoạt động sai.

Trên máy tính lượng tử, tình trạng lỗi bit thậm chí phổ biến hơn và khó sửa chữa bởi tính nhạy cảm vốn có khi hoạt động của nó. Các qubit có thể gặp lỗi ở cả hai chiều: lật bit và lật pha (phase flip), tức qubit đột nhiên "đổi hướng" hoạt động và có thể dẫn đến sự thiếu chính xác trong tính toán lượng tử.

Trong 15 năm qua đã có những tiến bộ đáng kể trong việc giảm tỷ lệ lỗi qubit. Trước đây, trung bình cứ 10 phép tính lượng tử sẽ gặp một lỗi, còn hiện là 1.000 phép tính. Dù đã tiến bộ đáng kể, tỷ lệ lỗi qubit vẫn còn quá lớn, nhất là khi giải quyết các vấn đề phức tạp.

"Các thuật toán lượng tử có trên chip mới mà chúng tôi sở hữu có thể xử lý hàng tỷ yêu cầu mà không xảy ra lỗi", DeSantis nói. Ông lấy ví dụ việc đã chạy thành công thuật toán Shor với khả năng phá vỡ mã hóa RSA vốn là một trong những kỹ thuật phức tạp nhất hiện nay.

Theo nhóm điện toán lượng tử của AWS - bộ phận đứng sau việc tạo ra chip mới, sản phẩm được thiết kế tùy chỉnh, sửa lỗi bằng cách tách các lần đảo bit khỏi các lần đảo pha. Bằng phương pháp sửa thụ động, chip đã giảm thành công lỗi lật bit tới 99%, thậm chí 100% trong một số trường hợp.

Forbes đánh giá, dù hành trình tạo máy tính lượng tử tự sửa lỗi vẫn ở giai đoạn đầu, sự ra đời của chip AWS là bước tiến quan trọng, mở ra giai đoạn mới trong quá trình vận hành các cỗ máy điện toán lượng tử với ít sự cố hơn. "Những tiến bộ đạt được của Amazon trong việc sửa lỗi và tăng hiệu quả phần cứng đưa chúng ta đến gần tương lai mới, nơi máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề phức tạp mà trước đây không thể tưởng tượng được", trang này bình luận.