Google đạt tiến bộ đột phá cho ứng dụng thực tiễn của máy tính lượng tử

Google cho biết họ đã phát triển một thuật toán máy tính chỉ ra cách ứng dụng thực tế cho điện toán lượng tử và có thể tạo ra dữ liệu độc đáo để sử dụng với trí tuệ nhân tạo.

Google cho biết thuật toán mới có tên Quantum Echoes, chạy trên chip lượng tử của công ty, nhanh hơn 13.000 lần so với thuật toán điện toán cổ điển phức tạp nhất trên siêu máy tính.

Máy tính lượng tử sẽ đóng vai trò then chốt trong việc mô phỏng các hiện tượng cơ học lượng tử, như sự tương tác giữa các nguyên tử và hạt, cũng như cấu trúc (hay hình dạng) của các phân tử.

Một trong những công cụ mà các nhà khoa học sử dụng để hiểu cấu trúc hóa học là Cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), cũng chính là nguyên lý khoa học đứng sau công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI).

NMR hoạt động như một kính hiển vi phân tử, đủ mạnh để cho phép chúng ta quan sát vị trí tương đối của các nguyên tử, từ đó giúp hiểu rõ cấu trúc của một phân tử.

Việc mô phỏng hình dạng và động học của các phân tử là nền tảng trong hóa học, sinh học và khoa học vật liệu; những tiến bộ giúp chúng ta thực hiện điều này tốt hơn sẽ thúc đẩy sự phát triển trong nhiều lĩnh vực, từ công nghệ sinh học đến năng lượng mặt trời và nhiệt hạch.

Năm ngoái , Google đã công bố chip lượng tử Willow mà công ty cho biết có khả năng khắc phục một vấn đề quan trọng với "qubit", thành phần cấu tạo nên máy tính lượng tử.

Các giám đốc điều hành cho biết sự phát triển của thuật toán có ý nghĩa tương đương với con chip. Thuật toán này cũng có thể được kiểm chứng bằng các máy tính lượng tử khác hoặc thông qua các thí nghiệm. Dữ liệu có thể kiểm chứng có nghĩa là nó có thể dẫn đến các ứng dụng thực tế.

Chip Google Willow đã đã được những bước tiến đáng kể trong điện toán lượng tử.

Trong một thí nghiệm minh chứng nguyên lý hợp tác với Đại học Berkeley, Google đã vận hành thuật toán Quantum Echoes trên chip Willow để nghiên cứu hai phân tử, một phân tử gồm 15 nguyên tử và một phân tử khác gồm 28 nguyên tử, nhằm kiểm chứng phương pháp này.

Kết quả trên máy tính lượng tử của Google trùng khớp với kết quả từ NMR truyền thống, đồng thời tiết lộ những thông tin mà NMR thông thường không thể cung cấp, qua đó xác thực quan trọng cho phương pháp tiếp cận của chúng tôi.

Cũng giống như kính thiên văn và kính hiển vi đã mở ra những thế giới mới chưa từng thấy, thí nghiệm này là một bước tiến hướng tới một “kính lượng tử” có khả năng đo lường các hiện tượng tự nhiên trước đây không thể quan sát được.

NMR được tăng cường bởi máy tính lượng tử có thể trở thành công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu phát triển thuốc, giúp xác định cách các loại thuốc tiềm năng liên kết với mục tiêu của chúng, hoặc trong khoa học vật liệu để xác định cấu trúc phân tử của các vật liệu mới như polyme, thành phần pin, hay thậm chí là các vật liệu cấu thành bit lượng tử (qubit).