Điện toán lượng tử: Nhật Bản tiến tới công nghệ dựa trên ánh sáng

Một nhóm các nhà khoa học Nhật Bản hôm thứ Tư ngày 22/12 đã công bố một bước tiến quan trọng trong việc phát triển máy tính lượng tử sử dụng photon, hay các hạt ánh sáng, loại bỏ nhu cầu về một môi trường siêu lạnh được sử dụng để làm mát các máy móc hiện có.

Nhóm nghiên cứu bao gồm Nippon Telegraph and Telephone, Đại học Tokyo và viện nghiên cứu Riken của Nhật Bản đã phát triển một nguồn "ánh sáng ép" hiệu suất cao được sử dụng để truyền thông tin trong máy tính lượng tử quang học.

Mục tiêu là phát triển một máy tính lượng tử mạnh mẽ sử dụng công nghệ này vào năm 2030. Nỗ lực công - tư - học thuật, đánh dấu một bước tiến quan trọng của Nhật Bản trong một lĩnh vực được cho là rất quan trọng đối với sự cạnh tranh trong nhiều ngành công nghiệp trong những năm tới. Chính phủ đã cấp vốn cho dự án như một phần của sáng kiến ​​200 tỷ yên (1,76 tỷ USD). Lĩnh vực này phần lớn bị thống trị bởi Hoa Kỳ, nhờ vào những gã khổng lồ công nghệ như Google và IBM, cũng như Trung Quốc, cũng là quốc gia đi đầu. 

Nhóm nghiên cứu nhận thấy tiềm năng cải thiện đáng kể hiệu suất so với các công nghệ cạnh tranh. “Đó là một sự thay đổi mô hình”, Giám đốc dự án Akira Furusawa, Giáo sư tại trường Kỹ thuật Đại học Tokyo, cho biết.

Máy tính quang học có thể chạy ở nhiệt độ phòng mà không cần thiết bị làm mát đắt tiền cần thiết cho các máy tính lượng tử khác sử dụng chất siêu dẫn.

NTT, công ty cung cấp dịch vụ Internet cáp quang tại Nhật Bản và đã tiếp tục nghiên cứu công nghệ quang học, đã tận dụng kinh nghiệm và chuyên môn của mình trong lĩnh vực này cho dự án này.

Máy tính lượng tử có thể xử lý các phép tính mà các hệ thống thông thường không làm được. Google tuyên bố vào năm 2019 rằng, họ đã đạt được "quyền tối cao lượng tử" khi hoàn thành chỉ trong hơn ba phút một nhiệm vụ mà siêu máy tính cổ điển tốt nhất 10.000 năm trước sẽ mất. Các công ty và tổ chức nghiên cứu trên khắp thế giới đã tham gia cuộc đua.

Google và IBM đang làm việc với các máy tính lượng tử siêu dẫn, sử dụng các vật liệu không có điện trở ở nhiệt độ cực thấp. Tại Nhật Bản, Riken và Fujitsu cũng đang thực hiện con đường này.

Công nghệ này đang ngày càng phát triển, tháng trước IBM đã công bố sự phát triển của một bộ xử lý với 127 bit lượng tử hay còn gọi là qubit - nhiều hơn so với hệ thống 53 qubit mà Google đã tuyên bố là siêu phẩm lượng tử. Nhưng có một số rào cản nhất định, chẳng hạn như hệ thống dây điện, gây khó khăn cho việc cải thiện hiệu suất của các hệ thống siêu dẫn và những người chơi khác đang theo đuổi các khả năng thay thế.

Hitachi đang làm việc trên một máy tính lượng tử dựa trên silicon, được xem như một đại lộ đầy hứa hẹn cho các hệ thống quy mô lớn trong tương lai. IonQ có trụ sở tại Hoa Kỳ sử dụng các ion bị mắc kẹt trong buồng chân không. Mỗi phương pháp có sẵn đều có ưu điểm và nhược điểm. Giá trị của hệ thống quang học bao gồm tiềm năng về khả năng mở rộng và giảm mức sử dụng điện năng. Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc năm ngoái cho biết, họ đã đạt được ưu thế lượng tử với một máy tính dựa trên ánh sáng.

Tập đoàn tư vấn Boston ước tính rằng, điện toán lượng tử sẽ tạo ra giá trị hàng năm 850 tỷ đô la vào năm 2040. Trong khi vẫn còn nhiều thách thức, chẳng hạn như xử lý các lỗi do tiếng ồn gây ra, những tiến bộ đang được thực hiện trên nhiều mặt có thể đẩy nhanh việc đưa công nghệ lượng tử vào sử dụng thực tế. 

Thục Anh