Microsoft giới thiệu chip lượng tử đầu tiên của mình, hứa hẹn đưa nhân loại tiến vào kỷ nguyên điện toán lượng tử chỉ trong vài năm tới

Được biết con chip lượng tử này là thành quả nghiên cứu trong suốt 17 năm qua của Microsoft.

Trong động thái hoàn toàn bất ngờ, Microsoft đã giới thiệu chip lượng tử đầu tiên của mình sau 17 năm nghiên cứu có tên Majorana 1. Công ty khẳng định đây là một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực máy tính lượng tử, giúp giải quyết các bài toán quy mô công nghiệp.

Trong cốt lõi của máy tính lượng tử là các qubit, đơn vị thông tin trong điện toán lượng tử tương tự như các bit nhị phân mà máy tính hiện nay sử dụng. Các công ty như IBM, Microsoft và Google đã nỗ lực trong nhiều năm qua nhằm tạo ra các qubit ổn định như các bit nhị phân, bởi vì qubit rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu và có khả năng sinh ra lỗi hoặc mất dữ liệu.

Majorana 1 hứa hẹn có thể chứa lên đến một triệu qubit trên một con chip với kích thước không lớn hơn nhiều so với CPU trên máy tính để bàn và máy chủ. Thay vì sử dụng electron như trong các bộ xử lý truyền thống, Microsoft đã sử dụng hạt Majorana – một hạt lý thuyết được nhà vật lý học Ettore Majorana mô tả từ năm 1937. Thành tựu này được đạt được nhờ vào việc tạo ra “topoconductor đầu tiên trên thế giới” – một loại vật liệu mới không chỉ quan sát mà còn kiểm soát các hạt Majorana, giúp tạo ra các qubit ổn định hơn.

Microsoft đã trình bày chi tiết các kết quả nghiên cứu trong một bài báo được bình duyệt công bố trên tạp chí Nature hôm nay, giải thích cách các nhà nghiên cứu tạo ra qubit topo. Công ty đã đồng sáng tạo ra một loại vật liệu mới được làm từ indium arsenide và nhôm, đồng thời tích hợp tám qubit topo trên một con chip với mục tiêu mở rộng lên tới 1 triệu qubit.

Một con chip chứa một triệu qubit có thể thực hiện các mô phỏng với độ chính xác cao hơn, giúp cải thiện hiểu biết về thế giới tự nhiên và mở ra những đột phá trong y học cũng như khoa học vật liệu. Đây chính là lời hứa của điện toán lượng tử trong nhiều năm qua, và Microsoft tin rằng topoconductor – hay siêu dẫn topo – sẽ là bước đột phá lớn tiếp theo.

“Ban lãnh đạo của chúng tôi đã làm việc với chương trình này suốt 17 năm qua. Đây là chương trình nghiên cứu kéo dài nhất trong toàn bộ công ty,” ông Zulfi Alam, Phó Chủ tịch mảng lượng tử của Microsoft, cho biết. “Sau 17 năm nỗ lực, chúng tôi tự hào giới thiệu những kết quả không chỉ đáng kinh ngạc mà còn hiện thực. Chúng sẽ định hình lại một cách căn bản hành trình lượng tử tiếp theo.”

Ông Alam, người từng tham gia dự án HoloLens và các kỹ thuật chế tạo tiên tiến, đã góp phần quan trọng trong chiến lược hướng tới máy tính lượng tử của Microsoft. Nhóm nghiên cứu lượng tử của công ty bao gồm các nhà khoa học, kỹ sư và chuyên gia kỹ thuật, tất cả đều dành nhiều năm cho nỗ lực xây dựng một máy tính lượng tử có khả năng mở rộng dựa trên qubit topo.

“Chúng tôi đã lùi một bước và tự hỏi 'Vậy transistor cho thời đại lượng tử cần có những đặc tính gì?'” chuyên gia kỹ thuật Chetan Nayak của Microsoft chia sẻ. “Và đó chính là cách chúng tôi đạt được thành tựu này – sự kết hợp độc đáo, chất lượng vượt trội và những chi tiết quan trọng trong cấu trúc vật liệu mới đã cho phép tạo ra loại qubit mới, từ đó xây dựng nên toàn bộ kiến trúc của chúng tôi.”

Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) hiện đã chọn Microsoft là một trong hai công ty tiến vào giai đoạn cuối của dự án “Hệ thống chưa được khám phá cho điện toán lượng tử quy mô công nghiệp” (US2QC). Theo đó, Microsoft sẽ xây dựng một nguyên mẫu máy tính lượng tử có khả năng chịu lỗi dựa trên qubit topo “trong vài năm tới, chứ không phải hàng thập kỷ.”

“Một máy tính lượng tử với một triệu qubit không chỉ là một cột mốc quan trọng – đó còn là cánh cửa mở ra giải pháp cho những bài toán hóc búa nhất trên thế giới,” ông Nayak nhấn mạnh. “Con đường hướng tới điện toán lượng tử hữu ích của chúng ta đã rõ ràng. Công nghệ nền tảng đã được chứng minh, và chúng tôi tin rằng kiến trúc của mình có khả năng mở rộng. Thỏa thuận mới với DARPA khẳng định cam kết không ngừng tiến tới mục tiêu: xây dựng một cỗ máy có thể thúc đẩy khám phá khoa học và giải quyết những vấn đề thiết yếu.”