Trung Quốc công bố máy tính lượng tử lõi kép đầu tiên trên thế giới

CAS Cold Atom Technology, doanh nghiệp liên kết với Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), vừa công bố hệ thống mà họ gọi là “máy tính lượng tử lõi kép” (dual-core) đầu tiên trên thế giới. Hệ thống mang tên Hanyuan-2 tích hợp hai mảng nguyên tử trung tính độc lập trong cùng một thiết bị, hướng tới khả năng vận hành song song và tối ưu phân bổ tác vụ.

Hanyuan-2 tích hợp hai mảng nguyên tử, tổng 200 qubit

Theo công bố của doanh nghiệp, Hanyuan-2 tích hợp 100 nguyên tử rubidium-85 và 100 nguyên tử rubidium-87, tạo thành hệ thống lõi kép với tổng cộng 200 qubit. Qubit là đơn vị thông tin cơ bản trong điện toán lượng tử, có thể tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái nhờ hiện tượng chồng chập lượng tử, từ đó tạo nền tảng cho khả năng xử lý các bài toán phức tạp.

Kiến trúc hai lõi: vận hành song song hoặc mô hình “một lõi chính, một lõi phụ”

CAS Cold Atom Technology cho biết kiến trúc hai lõi cho phép hệ thống vận hành song song để chia tải tính toán, hoặc hoạt động theo mô hình “một lõi chính, một lõi phụ”. Trong cấu hình này, một mảng được dùng để sửa lỗi theo thời gian thực, trong khi mảng còn lại tập trung thực hiện các phép tính lượng tử.

Công nghệ nguyên tử trung hòa và yêu cầu vận hành

Hanyuan-2 sử dụng công nghệ nguyên tử trung hòa, thay vì các hướng tiếp cận phổ biến khác như ion bẫy, photon hay qubit siêu dẫn. Trong kiến trúc này, các nguyên tử không mang điện tích được giữ và điều khiển bằng hệ thống laser chính xác cao.

Do không phải duy trì môi trường siêu lạnh phức tạp như nhiều nền tảng điện toán lượng tử khác, doanh nghiệp cho rằng công nghệ nguyên tử trung hòa giúp giảm mức tiêu thụ điện năng và đơn giản hóa hạ tầng vận hành.

Mức tiêu thụ điện và khả năng triển khai

Ông Ge Guiguo, chuyên gia cấp cao của CAS Cold Atom Technology, cho biết đây là lần đầu tiên một bộ xử lý lượng tử chuyển từ kiến trúc lõi đơn sang lõi kép.

Tổng giám đốc Tang Biao cho biết Hanyuan-2 được thiết kế theo dạng tủ máy tích hợp tiêu chuẩn và chỉ cần một hệ thống làm mát laser cỡ nhỏ để vận hành. Theo thông tin từ Science and Technology Daily, mức tiêu thụ điện của hệ thống dưới 7 kW, không đòi hỏi môi trường siêu lạnh phức tạp như nhiều nền tảng khác.

Điều này, theo Science and Technology Daily, có thể giúp thiết bị triển khai nhanh trong các không gian trong nhà thông thường, đồng thời giảm chi phí và rào cản kỹ thuật cho thương mại hóa điện toán lượng tử.

Nghi vấn từ giới chuyên gia quốc tế và so sánh các hướng tiếp cận khác

Dù gây chú ý về mặt kiến trúc, Hanyuan-2 vẫn đối mặt với nhiều nghi vấn từ giới chuyên gia quốc tế. CAS Cold Atom Technology hiện chưa công bố các chỉ số kỹ thuật cụ thể cho hệ thống, bao gồm độ trung thực cổng lượng tử (gate fidelity), thời gian kết nối (coherence time) và tỷ lệ lỗi thực tế.

Trong khi đó, tại phương Tây, IBM đang nỗ lực liên kết các chip siêu dẫn thông qua cả đường truyền lượng tử lẫn cáp tín hiệu thông thường. QuEra và Pasqal vừa mở rộng các mảng nguyên tử đơn, vừa phát triển công nghệ kết nối giữa các mô-đun. Còn Atom Computing cùng Microsoft xây dựng các hệ thống tích hợp xoay quanh nhiều bộ xử lý lượng tử được liên kết theo dạng mạng.

So với các kiến trúc mạng nói trên, hướng tiếp cận của CAS Cold Atom Technology có mức độ tích hợp chặt chẽ hơn khi đặt cả hai mảng trong cùng một thiết bị. Tuy vậy, liệu mô hình lõi kép tích hợp có mang lại lợi thế thực tiễn so với việc mở rộng một mảng đơn quy mô lớn hay không vẫn là câu hỏi chưa có câu trả lời, và chỉ có thể được kiểm chứng khi các tiêu chuẩn hiệu năng cùng dữ liệu kỹ thuật chi tiết được công bố đầy đủ.