Mr. Macho
Writer
Hãy tưởng tượng bạn đang tìm kiếm một con tàu mất tích dưới đáy đại dương. Sonar cho thấy hình ảnh mờ nhạt của một con tàu đắm. Điều gì sẽ xảy ra nếu công nghệ mới không chỉ tìm thấy xác tàu mà còn đọc được biển tên trên thân tàu?
"Đây là bước đột phá thuật toán lớn mới nhất của chúng tôi." Nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Trí tuệ Nhân tạo Lượng tử của Google tại Hoa Kỳ đã công bố một bài báo trên tạp chí Nature của Anh vào ngày 22/10, thông báo rằng họ đã đạt được "lợi thế lượng tử có thể kiểm chứng" đầu tiên bằng cách chạy thuật toán "tiếng vang lượng tử" đột phá. Điều này đánh dấu "(điện toán lượng tử) một bước tiến quan trọng hướng tới ứng dụng thực tế đầu tiên" và tin rằng bước đột phá này sẽ mở đường cho ứng dụng thực tế của máy tính lượng tử trong năm năm tới.
Đột phá này, có thể được sử dụng để hiểu cấu trúc của các hệ thống tự nhiên, từ phân tử đến nam châm đến lỗ đen, đã thu hút sự chú ý rộng rãi. Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu vẫn thận trọng trước tuyên bố mới của Google về lợi thế lượng tử và triển vọng ứng dụng thực tế trong vài năm tới.
Đây không phải là lần đầu tiên lợi thế lượng tử được tuyên bố
Lợi thế lượng tử, còn được gọi là "ưu thế lượng tử", thường đề cập đến thực tế là máy tính lượng tử không chỉ có tốc độ tính toán nhanh hơn trên lý thuyết mà còn thể hiện hiệu suất vượt trội hơn máy tính truyền thống trong việc giải quyết các vấn đề thực tế có giá trị kinh tế hoặc khoa học.
Đây không phải là lần đầu tiên Google tuyên bố về ưu thế lượng tử. Vào tháng 10/2019, một nhóm nghiên cứu của Google đã công bố trên tạp chí Nature rằng họ đã phát triển một bộ xử lý 53 qubit có tên Sycamore, có khả năng hoàn thành một phép tính chỉ trong 200 giây, trong khi siêu máy tính tốt nhất thế giới phải mất khoảng 10.000 năm.
Vào tháng 12/2024, Google đã công bố việc phát triển chip "Velo", một chip tương thích với máy tính lượng tử với sức mạnh tính toán vượt trội. Hãng tuyên bố chip này có thể hoàn thành chỉ trong năm phút một nhiệm vụ mà máy tính nhanh nhất hiện có phải mất 10 yao (10 mũ 25) năm. Hơn nữa, chip "Velo" tự hào có khả năng sửa lỗi vượt trội, mở đường cho sự phát triển của máy tính lượng tử thực tế, quy mô lớn.
Nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi trong lĩnh vực điện toán lượng tử: Ngoài việc giải quyết các bài toán khó, máy tính lượng tử có bị giới hạn trong các cuộc trình diễn trong phòng thí nghiệm hay chúng thực sự có tiềm năng tạo ra "các ứng dụng đột phá"?
Nhóm nghiên cứu của Google cho biết giá trị cốt lõi của bước đột phá mới này trước hết nằm ở tốc độ thực thi nhanh hơn: thuật toán "Quantum Echo" chạy trên chip Willow nhanh hơn khoảng 13.000 lần so với thuật toán cổ điển tốt nhất đang chạy trên máy tính Frontier của Mỹ, một trong những siêu máy tính nhanh nhất thế giới. Thứ hai, thuật toán này có thể kiểm chứng được, nghĩa là cùng một câu trả lời có thể thu được trên một máy tính lượng tử cùng cấp, do đó xác nhận độ chính xác của kết quả. Điều này đặt nền tảng cho việc xác minh có thể mở rộng và đưa điện toán lượng tử đến gần hơn với ứng dụng thực tế.
Liệu nó có thể đẩy nhanh việc triển khai các ứng dụng không?
Một nhóm nghiên cứu của Google, hợp tác với Đại học California, Berkeley, đã trình diễn một kịch bản ứng dụng mở rộng tiềm năng của công nghệ cộng hưởng từ hạt nhân để thu thập thêm thông tin về cấu trúc phân tử. Quy trình thử nghiệm chứng minh nguyên lý đã được công bố trên máy chủ bản thảo arXiv. Nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng cũng giống như kính thiên văn và kính hiển vi cho phép con người nhìn thấy những thế giới chưa từng được biết đến trước đây, thí nghiệm này chứng minh tiềm năng của "gương lượng tử" trong việc giúp các nhà nghiên cứu quan sát các hiện tượng tự nhiên chưa từng thấy trước đây.
Nhóm nghiên cứu cho biết công nghệ cộng hưởng từ hạt nhân tăng cường máy tính lượng tử dự kiến sẽ đóng vai trò trong quá trình phát triển thuốc trong tương lai, được sử dụng để nghiên cứu cơ chế liên kết của thuốc và mục tiêu; nó cũng có thể được sử dụng trong lĩnh vực khoa học vật liệu để phân tích cấu trúc phân tử của vật liệu mới (như polyme, thành phần pin hoặc vật liệu chip lượng tử).
"Trong vòng năm năm, chúng ta sẽ thấy những ứng dụng thực tế chỉ có thể thực hiện được bằng máy tính lượng tử", Hartmut Nevin, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Trí tuệ nhân tạo lượng tử của Google, đã dự đoán một cách lạc quan tại buổi họp báo.
Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu tỏ ra thận trọng trước tuyên bố "đột phá" của Google, cho rằng còn quá sớm để hứa hẹn những ứng dụng thực tế nhanh chóng như vậy. Dresdner Zells, một nhà vật lý lượng tử tại Đại học New York, cho biết gánh nặng chứng minh vẫn còn đó. Mặc dù bài báo đã "cẩn thận" kiểm tra nhiều thuật toán cổ điển, nhưng nó không chứng minh được rằng không có thuật toán nào hiệu quả hơn. "Cá nhân tôi không nghĩ điều này đủ để đưa ra một tuyên bố táo bạo như vậy."
James Whitfield, một nhà vật lý lượng tử tại Đại học Dartmouth ở Hoa Kỳ, cũng cho biết tiến bộ công nghệ rất ấn tượng, nhưng "hơi xa vời" khi nghĩ rằng nó có thể giải quyết ngay lập tức một số vấn đề khả thi về mặt kinh tế.
Tiến bộ khoa học và công nghệ luôn là một hành trình dài. Kể từ khi nhà vật lý đoạt giải Nobel Richard Feynman lần đầu tiên đề xuất ý tưởng về máy tính lượng tử vào năm 1981, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã liên tục đạt được những đột phá đáng kể trong lĩnh vực điện toán lượng tử. Tuy nhiên, việc phát triển một máy tính lượng tử thực tế và phổ quát vẫn còn một chặng đường dài phía trước.
"Đây là bước đột phá thuật toán lớn mới nhất của chúng tôi." Nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Trí tuệ Nhân tạo Lượng tử của Google tại Hoa Kỳ đã công bố một bài báo trên tạp chí Nature của Anh vào ngày 22/10, thông báo rằng họ đã đạt được "lợi thế lượng tử có thể kiểm chứng" đầu tiên bằng cách chạy thuật toán "tiếng vang lượng tử" đột phá. Điều này đánh dấu "(điện toán lượng tử) một bước tiến quan trọng hướng tới ứng dụng thực tế đầu tiên" và tin rằng bước đột phá này sẽ mở đường cho ứng dụng thực tế của máy tính lượng tử trong năm năm tới.
Đột phá này, có thể được sử dụng để hiểu cấu trúc của các hệ thống tự nhiên, từ phân tử đến nam châm đến lỗ đen, đã thu hút sự chú ý rộng rãi. Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu vẫn thận trọng trước tuyên bố mới của Google về lợi thế lượng tử và triển vọng ứng dụng thực tế trong vài năm tới.
Đây không phải là lần đầu tiên lợi thế lượng tử được tuyên bố
Lợi thế lượng tử, còn được gọi là "ưu thế lượng tử", thường đề cập đến thực tế là máy tính lượng tử không chỉ có tốc độ tính toán nhanh hơn trên lý thuyết mà còn thể hiện hiệu suất vượt trội hơn máy tính truyền thống trong việc giải quyết các vấn đề thực tế có giá trị kinh tế hoặc khoa học.
Đây không phải là lần đầu tiên Google tuyên bố về ưu thế lượng tử. Vào tháng 10/2019, một nhóm nghiên cứu của Google đã công bố trên tạp chí Nature rằng họ đã phát triển một bộ xử lý 53 qubit có tên Sycamore, có khả năng hoàn thành một phép tính chỉ trong 200 giây, trong khi siêu máy tính tốt nhất thế giới phải mất khoảng 10.000 năm.
Vào tháng 12/2024, Google đã công bố việc phát triển chip "Velo", một chip tương thích với máy tính lượng tử với sức mạnh tính toán vượt trội. Hãng tuyên bố chip này có thể hoàn thành chỉ trong năm phút một nhiệm vụ mà máy tính nhanh nhất hiện có phải mất 10 yao (10 mũ 25) năm. Hơn nữa, chip "Velo" tự hào có khả năng sửa lỗi vượt trội, mở đường cho sự phát triển của máy tính lượng tử thực tế, quy mô lớn.
Nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi trong lĩnh vực điện toán lượng tử: Ngoài việc giải quyết các bài toán khó, máy tính lượng tử có bị giới hạn trong các cuộc trình diễn trong phòng thí nghiệm hay chúng thực sự có tiềm năng tạo ra "các ứng dụng đột phá"?
Nhóm nghiên cứu của Google cho biết giá trị cốt lõi của bước đột phá mới này trước hết nằm ở tốc độ thực thi nhanh hơn: thuật toán "Quantum Echo" chạy trên chip Willow nhanh hơn khoảng 13.000 lần so với thuật toán cổ điển tốt nhất đang chạy trên máy tính Frontier của Mỹ, một trong những siêu máy tính nhanh nhất thế giới. Thứ hai, thuật toán này có thể kiểm chứng được, nghĩa là cùng một câu trả lời có thể thu được trên một máy tính lượng tử cùng cấp, do đó xác nhận độ chính xác của kết quả. Điều này đặt nền tảng cho việc xác minh có thể mở rộng và đưa điện toán lượng tử đến gần hơn với ứng dụng thực tế.
Liệu nó có thể đẩy nhanh việc triển khai các ứng dụng không?
Một nhóm nghiên cứu của Google, hợp tác với Đại học California, Berkeley, đã trình diễn một kịch bản ứng dụng mở rộng tiềm năng của công nghệ cộng hưởng từ hạt nhân để thu thập thêm thông tin về cấu trúc phân tử. Quy trình thử nghiệm chứng minh nguyên lý đã được công bố trên máy chủ bản thảo arXiv. Nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng cũng giống như kính thiên văn và kính hiển vi cho phép con người nhìn thấy những thế giới chưa từng được biết đến trước đây, thí nghiệm này chứng minh tiềm năng của "gương lượng tử" trong việc giúp các nhà nghiên cứu quan sát các hiện tượng tự nhiên chưa từng thấy trước đây.
Nhóm nghiên cứu cho biết công nghệ cộng hưởng từ hạt nhân tăng cường máy tính lượng tử dự kiến sẽ đóng vai trò trong quá trình phát triển thuốc trong tương lai, được sử dụng để nghiên cứu cơ chế liên kết của thuốc và mục tiêu; nó cũng có thể được sử dụng trong lĩnh vực khoa học vật liệu để phân tích cấu trúc phân tử của vật liệu mới (như polyme, thành phần pin hoặc vật liệu chip lượng tử).
"Trong vòng năm năm, chúng ta sẽ thấy những ứng dụng thực tế chỉ có thể thực hiện được bằng máy tính lượng tử", Hartmut Nevin, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Trí tuệ nhân tạo lượng tử của Google, đã dự đoán một cách lạc quan tại buổi họp báo.
Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu tỏ ra thận trọng trước tuyên bố "đột phá" của Google, cho rằng còn quá sớm để hứa hẹn những ứng dụng thực tế nhanh chóng như vậy. Dresdner Zells, một nhà vật lý lượng tử tại Đại học New York, cho biết gánh nặng chứng minh vẫn còn đó. Mặc dù bài báo đã "cẩn thận" kiểm tra nhiều thuật toán cổ điển, nhưng nó không chứng minh được rằng không có thuật toán nào hiệu quả hơn. "Cá nhân tôi không nghĩ điều này đủ để đưa ra một tuyên bố táo bạo như vậy."
James Whitfield, một nhà vật lý lượng tử tại Đại học Dartmouth ở Hoa Kỳ, cũng cho biết tiến bộ công nghệ rất ấn tượng, nhưng "hơi xa vời" khi nghĩ rằng nó có thể giải quyết ngay lập tức một số vấn đề khả thi về mặt kinh tế.
Tiến bộ khoa học và công nghệ luôn là một hành trình dài. Kể từ khi nhà vật lý đoạt giải Nobel Richard Feynman lần đầu tiên đề xuất ý tưởng về máy tính lượng tử vào năm 1981, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã liên tục đạt được những đột phá đáng kể trong lĩnh vực điện toán lượng tử. Tuy nhiên, việc phát triển một máy tính lượng tử thực tế và phổ quát vẫn còn một chặng đường dài phía trước.
