IonQ được biết đến là một công ty hàng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu điện toán lượng tử. Vừa qua, công ty đã công bố nghiên cứu đột phá mới nhất của mình. Họ tin rằng đây sẽ là nền tảng cho việc tăng số lượng lớn qubit trên một con chip. Chip mới này của IonQ sẽ thay thế những những con chíp trước đó của mình làm bằng Silicon. Theo thông tin được tiết lộ, công nghệ mới này sẽ khắc trong thủy tinh nung chảy với nhiệt độ rất cao. Sau đó, IonQ sẽ đưa những đơn vị tính toán mới vào bên trong. IonQ còn cho biết rằng, trong tương lai, chip mới có khả năng xử lý lượng tử đa nhân song song. Bạn thấy đấy, thủy tinh ai cũng nghĩ rằng nó mong manh dễ vỡ, nhưng lại được sử dụng để tạo thành chip mang lại tính ổn định cho qubit lượng tử.
Mục Lục
Chip lượng tử thủy tinh có khả năng lưu trữ ion
Công ty Mỹ phát triển chip lượng tử thủy tinh, giúp tăng sức mạnh chip lên hàng trăm qubit. IonQ, công ty liên kết với Trung tâm Lượng tử Duke trực thuộc Đại học Duke, vừa công bố đột phá mới trong công nghệ sản xuất chip. Họ đặt thiết kế chip silicon thông thường sang một bên. Hiện tại là tập trung nghiên cứu chế tạo một chip máy tính thủy tinh có khả năng lưu giữ ion. Các nhà nghiên cứu tạo ra công nghệ bẫy ion bằng thủy tinh này bằng cách vẽ lên thủy tinh silica những đường rãnh chính xác tới cỡ micromet. Tấm chip có khả năng chữa một chuỗi những qubit là ion. Trước đây, IonQ đã từng bán những hệ thống máy tính lượng tử 32-qubit cho nhiều doanh nghiệp cung cấp giải pháp điện toán đám mây. Trong đó có Microsoft Azure, Amazon Web Services và Google Cloud.
Đột phá trong công nghệ chip mới của IonQ
Với công nghệ hiện tại, nó có thể mở rộng với cấp số lên đến 3 chữ số. IonQ gọi công nghệ chip mới là “cấu trúc lượng tử đa nhân có thể tinh chỉnh lại – reconfigurable multicore quantum architecture”, viết tắt là RMQA. Dựa trên tính đột phá của RMQA, IonQ có thể tăng quy mô chip lên nhiều lần. Có nhiều cách thiết kế, chế tạo một hệ thống máy tính lượng tử. Nhưng IonQ chọn con đường bẫy ion để cố gắng đạt được ưu thế lượng tử – điểm mốc mà tại đó máy tính lượng tử vượt mặt máy tính cổ điển trong khả năng tính toán. Trước đây cũng đã từng có 3 hãng khác là AQT, Honeywell, Oxford Ionics từng đi theo hướng này rồi. Nó hoạt động bằng cách giữ yên các ion (nguyên tử tích điện) trên chất nền nhờ vào từ trường. Bằng cách này, những qubit được lưu trữ dưới dạng điện tử. Nó cho phép các ion tương tác với qubit sau khi đã được gia tốc thông qua máy bắn laser.
Những tính năng vượt trội của công nghệ chip mới
IonQ khẳng định phương pháp bẫy ion này, cho phép thời gian tồn tại của qubit dài chưa từng có. Đặc biệt là khi được hậu thuẫn bởi công nghệ bẫy thủy tinh mới. Cũng theo lời công ty, điểm cộng của công nghệ mới còn nằm tại việc duy trì được nhiều qubit. Đông thời còn tăng được quy mô hệ thống. Trong thử nghiệm, IonQ trình diễn con chip có 64 qubit với thiết kế đơn giản đến đáng ngạc nhiên. Cụ thể trên con chip thủy tinh là 4 chuỗi 16 qubit bị giữ chặt trong các bẫy ion. Tuy nhiên, con chip chỉ có sức mạnh tính toán của 48 qubit mà thôi. Bởi 16 qubit được sử dụng như các ion “làm lạnh”. Nó đóng vai trò sửa sai cho hệ thống nếu như có biến động xảy ra.
Tuy không tận dụng được toàn bộ các qubit có trong chip, hệ thống lại có điểm cộng khác. IonQ có thể tăng sức mạnh chip thông qua việc tăng diện tích bề mặt chip. CEO của IonQ khẳng định họ có thể tăng số lượng qubit trên mỗi chip lên tới hàng trăm. Kiến trúc này được hiện thực hóa trên chip bẫy ion IonQ’s EGT Series. Kiến trúc mang lại sự ổn định cần thiết để vận hành kiến trúc này mà không cần hoặc không cần phải hiệu chỉnh lại, tối đa hóa thời gian hoạt động và tối ưu hóa quá trình vận chuyển. Các nền tảng của dòng EGT dự kiến sẽ được mở rộng để hỗ trợ nhiều chuỗi hơn. Với mỗi chuỗi sẽ tăng sức mạnh tính toán lượng tử lên hệ số 4000 trở lên.
Chip thủy tinh của IonQ, tương lai của máy tính lượng tử
IonQ đang vững chân bước tới đích đến, là một hệ thống bao gồm nhiều chip lượng tử kết nối với nhau và được điều khiển bằng ánh sáng. “Một khi có được trạng thái rối, khoảng cách giữa các chip không còn là vấn đề. Dù là một chuỗi [qubit] trên một chip hay giữa các chip với nhau, chúng sẽ đều vận hành như một cỗ máy tính lượng tử lớn”, CEO Chapman khẳng định. Hy vọng rằng, IonQ sẽ sớm sản xuất thành công chíp lượng tử thủy tinh mới. Đây có thể coi là bước đột phá mới trong tương lai của máy tính lượng tử.
Xem thêm tại: Công nghệ mới
