Trong một bước tiến đáng kể cho điện toán lượng tử, Google đã công bố bộ xử lý lượng tử mới nhất có tên Willow, với 105 qubit và đạt được khả năng sửa lỗi chưa từng có. Sự phát triển này đánh dấu một bước quan trọng hướng tới điện toán lượng tử thực tế, thách thức những hoài nghi gần đây về tiềm năng ngắn hạn của công nghệ này.
 |
|---|
| Bộ xử lý lượng tử Willow, đại diện cho bước tiến đột phá trong công nghệ điện toán lượng tử |
Thành tựu đột phá trong việc sửa lỗi
Chip Willow đã trở thành bộ xử lý lượng tử đầu tiên chứng minh được sự giảm tỷ lệ lỗi theo cấp số nhân khi số lượng qubit tăng lên. Bước đột phá này đi ngược lại với những thách thức truyền thống của điện toán lượng tử, nơi việc thêm qubit thường dẫn đến tỷ lệ lỗi cao hơn. Chip hoạt động dưới ngưỡng sửa lỗi lượng tử quan trọng, với tỷ lệ lỗi giảm một nửa khi số lượng qubit vật lý được thêm vào theo tỷ lệ.
Bước nhảy vọt về hiệu suất trong điện toán lượng tử
Trong một màn trình diễn đáng chú ý về khả năng của mình, chip Willow đã hoàn thành một điểm chuẩn lấy mẫu mạch ngẫu nhiên (RCS) trong vòng chưa đầy năm phút - một nhiệm vụ mà về mặt lý thuyết sẽ mất khoảng 10 septillion năm để hoàn thành trên siêu máy tính cổ điển mạnh nhất hiện nay. Thành tựu này vượt xa hiệu suất của chip Sycamore 54-qubit trước đó của Google từ năm 2019.
| Tính năng | Thông số kỹ thuật |
|---|---|
| Tổng số qubit | 105 |
| Duy trì trạng thái lượng tử | 100 micro giây |
| Duy trì trạng thái trước đó | 20 micro giây |
| Thời gian chạy chuẩn RCS | < 5 phút |
| Thời gian tương đương trên máy tính thông thường | 10^25 năm |
Các tiến bộ kỹ thuật
Willow tích hợp nhiều cải tiến quan trọng so với các phiên bản tiền nhiệm. Chip có các qubit và bộ ghép nối có thể điều chỉnh cho phép thực hiện các cổng và phép toán nhanh hơn, dẫn đến tỷ lệ lỗi thấp hơn. Quan trọng nhất là nó đã kéo dài thời gian duy trì trạng thái lượng tử từ 20 microsecond lên 100 microsecond - một cải thiện gấp năm lần cho phép giải quyết các bài toán phức tạp hơn.
| So sánh cột mốc | Sycamore (2019) | Willow (2024) |
|---|---|---|
| Số lượng Qubit | 54 | 105 |
| Trạng thái tính toán | Cơ bản | Nhiều hơn 2^52 (4,5 quadrillion) |
| Thời gian đánh giá RCS | 200 giây | < 5 phút |
Con đường đến các ứng dụng thương mại
Google dự đoán rằng các ứng dụng lượng tử thương mại hữu ích có thể xuất hiện trong vòng năm năm tới. Mặc dù việc đạt được khả năng chịu lỗi hoàn toàn vẫn cần vượt qua những thách thức đáng kể, chẳng hạn như việc triển khai các qubit logic khoảng cách-27 đòi hỏi gần 1.500 qubit vật lý, chip Willow đại diện cho cột mốc thứ ba trong lộ trình 10 năm của Google hướng tới việc phát triển một máy tính lượng tử sửa lỗi lớn với 1.000 qubit logic.
Tác động đến ngành và triển vọng tương lai
Sự phát triển này đến vào thời điểm quan trọng trong lĩnh vực điện toán lượng tử, đặc biệt là sau những hoài nghi gần đây từ các nhà lãnh đạo ngành về lộ trình thực tế của điện toán lượng tử. Thành công của chip Willow cho thấy tiến bộ rõ ràng hướng tới các ứng dụng điện toán lượng tử thực tế, có khả năng thúc đẩy phát triển trong các lĩnh vực như mô hình hóa biến đổi khí hậu, khám phá thuốc, khoa học vật liệu và mô hình hóa tài chính.