Các kỹ sư lượng tử đã cải thiện hiệu suất chip silicon gấp 100 lần và thiết lập tiêu chuẩn mới

Bộ xử lý tính toán lượng tử của họ có thể lưu trữ thông tin lên đến hai phần nghìn giây.
Các kỹ sư lượng tử đã cải thiện hiệu suất chip silicon gấp 100 lần và thiết lập tiêu chuẩn mới
Hình minh họa chip lượng tử.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học New South Wales đã phá vỡ nền tảng mới trong tính toán lượng tử bằng cách chứng minh rằng 'qubit quay', qubit nơi thông tin được lưu trữ trong động lượng quay của một điện tử có thể lưu trữ dữ liệu trong tối đa hai mili giây, lâu hơn 100 lần so với điểm chuẩn trước đó trong cùng một bộ xử lý lượng tử.

Máy tính cổ điển làm việc với các bit bao gồm các số 1 và số 0, nhưng một máy tính lượng tử sử dụng các bit lượng tử hoặc qubit, ngoài các số 1 và số 0, cũng có sự chồng chất nơi nó có thể là 1 hay mang 2 giá trị cùng một lúc. Do đó, các phép toán trên qubit có thể dẫn đến một số lượng lớn các phép tính song song.

Thời gian mà các qubit có thể được điều khiển trong các phép tính ngày càng phức tạp được gọi là 'thời gian liên kết'.

"Thời gian liên kết lâu hơn có nghĩa là bạn có nhiều thời gian hơn để lưu trữ thông tin lượng tử, đó chính là những gì bạn cần khi thực hiện các phép toán lượng tử. Thời gian liên kết về cơ bản cho bạn biết bạn có thể thực hiện tất cả các hoạt động trong bất kỳ thuật toán hoặc trình tự nào mà bạn muốn làm gì trước khi bạn mất tất cả thông tin trong qubit của mình", Ph.D. sinh viên, cô Amanda Seedhouse, người có công việc trong lĩnh vực máy tính lượng tử lý thuyết đã đóng góp vào thành tích này.

ADDAFFI

Trong điện toán lượng tử, các qubit quay càng lâu thì cơ hội duy trì thông tin trong quá trình tính toán càng cao. Khi dừng lại, thông tin sụp đổ. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, bằng cách thay đổi chuyển động của các qubit và để chúng chuyển động không ngừng, thời gian mà chúng có thể lưu giữ thông tin có thể được cải thiện đáng kể.

Qubit được kiểm soát riêng
Tuy nhiên, có những thách thức đối với thành tựu chứng minh khái niệm này. Có thể điều khiển hàng triệu qubit chỉ với một ăng-ten là một bước tiến đáng kể. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cần phải tìm ra cách điều khiển các qubit riêng lẻ để được sử dụng trong một máy tính lượng tử đang hoạt động.

Để đạt được điều đó, nhóm đã tạo ra một giao thức qubit có tên "SMART" - viết tắt của "Sinusoidally Modulated, Always Rotating and Tailored".

Thông qua SMART, các nhà nghiên cứu đã điều khiển từng qubit quay để lắc qua lại thay vì quay theo vòng tròn, giống như con lắc của đồng hồ ông nội. Sau đó, nếu một điện trường được tác dụng riêng lẻ lên bất kỳ qubit nào, đặt nó ra khỏi hiện tượng cộng hưởng thì nó có thể được đặt vào một nhịp độ khác với các qubit nhưng vẫn chuyển động cùng một nhịp điệu.

Bà Seedhouse nói: “Hãy nghĩ về nó giống như hai đứa trẻ trên một chiếc xích đu đang tiến và lùi một cách đồng bộ. Nếu chúng ta đẩy một trong số chúng, chúng ta có thể đưa chúng đến cuối vòng cung ở hai đầu đối diện, vì vậy một đầu có thể là 0 khi người kia hiện là 1”.

ADDAFFI

Kết quả là không chỉ một qubit có thể được điều khiển riêng lẻ (điện tử) trong khi chịu ảnh hưởng của điều khiển toàn cục (từ tính), mà thời gian gắn kết, như đã nêu trước đó, về cơ bản dài hơn và phù hợp cho các tính toán lượng tử.

Bước tiếp theo
Theo các nhà nghiên cứu, giao thức của họ tạo ra một con đường tiềm năng cho các máy tính lượng tử quy mô đầy đủ.

"Mục tiêu tiếp theo của chúng tôi là cho thấy điều này hoạt động với các phép tính hai qubit sau khi hiển thị bằng chứng khái niệm của chúng tôi trong bài báo thử nghiệm với một qubit. Sau đó, chúng tôi muốn chứng minh thêm rằng cũng có thể làm điều này cho một số ít qubit". Ingvild Hansen, trưởng nhóm nghiên cứu của dự án nói thêm rằng lý thuyết đã được chứng minh trong thực tế.

Phạm Tuấn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM