Máy tính lượng tử Trung Quốc đạt độ ổn định hiếm thấy, cạnh tranh được với Google

Trung Quốc vừa ghi thêm một dấu mốc quan trọng trong cuộc đua toàn cầu phát triển máy tính lượng tử khi lần đầu tiên vượt qua ngưỡng chịu lỗi, yếu tố được xem là điều kiện tiên quyết để các hệ thống lượng tử có thể vận hành ổn định ở quy mô lớn.

Nhóm nghiên cứu do Pan Jianwei dẫn dắt tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc cho biết máy tính lượng tử siêu dẫn Tổ Xung Chi 3.2 đã đã đạt tới ngưỡng chịu lỗi - thời điểm mà việc sửa lỗi giúp hệ thống ổn định hơn thay vì kém ổn định hơn,

Điều này đồng nghĩa với việc các cơ chế sửa lỗi không còn làm hệ thống trở nên kém ổn định, mà ngược lại giúp giảm tổng thể tỷ lệ sai hỏng khi số qubit tăng lên. Theo nhóm nghiên cứu, cách tiếp cận của Trung Quốc "có thể mang lại con đường hiệu quả hơn so với Google" trong việc xây dựng các máy tính lượng tử lớn có khả năng chịu lỗi.

Máy tính lượng tử Tổ Xung Chi được đặt theo tên của nhà thiên văn học, nhà sáng chế, nhà toán học, nhà chính trị, nhà văn lỗi lạc của Trung Quốc. Ông sinh năm 429, mất năm 500, chứng kiến sự chuyển giao quyền lực giữa triều đại Lưu Tống và Nam Tề.

Ông nổi tiếng với việc tính được số Pi với độ chính xác đến 7 chữ số thập phân - một thành tựu tồn tại tới gần 900 năm mới có người vượt qua.

Trong nhiều năm, hiệu chỉnh lỗi được xem là nghịch lý lớn nhất của điện toán lượng tử. Các qubit rất nhạy cảm với nhiệt, nhiễu và những xáo trộn nhỏ từ môi trường, khiến lỗi liên tục xuất hiện trong quá trình máy tính lượng tử vận hành. Việc bổ sung thêm qubit và các bước kiểm tra để sửa lỗi lại vô tình tạo ra nhiều nguồn lỗi mới, khiến hệ thống khó mở rộng.

Vì vậy, các nhà nghiên cứu tập trung vào một điểm bước ngoặt quan trọng gọi là “ngưỡng hiệu chỉnh lỗi”. Dưới ngưỡng này, hiệu chỉnh lỗi phản tác dụng và tạo ra nhiều lỗi hơn số lỗi được loại bỏ. Trên ngưỡng này, cán cân đảo chiều và hiệu chỉnh lỗi mang lại lợi ích ròng, cho phép hệ thống ổn định hơn khi mở rộng.

Khác với cách sửa lỗi được Google ứng dụng trong bộ xử lý lượng tử Willow, nhóm của Pan đã chọn một hướng đi khác, dựa hoàn toàn vào các tín hiệu vi sóng được căn chỉnh chính xác để kiểm soát và triệt tiêu lỗi rò rỉ.

Với bộ xử lý Tổ Xung Chi 3.2 mạnh 107 qubit, nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công một cỗ máy tính lượng tử mạnh ngang ngửa hệ thống mạnh nhất mà Google từng công bố. Kết quả này cho thấy mỗi lần mở rộng mã hiệu chỉnh lỗi đều giúp giảm lỗi tổng thể, bằng chứng rõ ràng cho việc hệ thống đã vượt qua ngưỡng.

Theo các nhà khoa học, phương pháp toàn vi sóng mang lại lợi thế lớn khi mở rộng quy mô. Khả năng ghép kênh tín hiệu giúp giảm số lượng dây dẫn và chi phí phần cứng, hai rào cản then chốt đối với các hệ thống lượng tử quy mô lớn.

Dù vẫn còn cách xa các ứng dụng thực tiễn, thành tựu này được đánh giá là một bước tiến quan trọng, mở ra con đường linh hoạt và có khả năng mở rộng cao hơn hướng tới các máy tính lượng tử chịu lỗi với hàng trăm nghìn hoặc thậm chí hàng triệu qubit trong tương lai.