Máy tính lượng tử là gì ? Ứng dụng thực tế của máy tính lượng tử

Máy tính lượng tử được xem là cỗ máy tính đỉnh cao mà dường như người dùng phổ thông khó mà sở hữu được. Trong cuộc chạy đua phát triển công nghệ máy tính, Mỹ và Trung Quốc là hai nước dẫn đầu đang nỗ lực tập trung phát triển các dòng máy tính lượng tử. Hứa hẹn trong tương lai sẽ khởi sắc rực rỡ với những đột phá có “1-0-2” trong khoa học máy tính.

Giới thiệu về máy tính lượng tử

Máy tính lượng tử là gì?

Máy tính lượng tử (Quantum Computing) hay còn gọi với tên khác là siêu máy tính lượng tử. Đây là một thiết bị tính toán sử dụng trực tiếp những hiệu ứng từ cơ học lượng tử như tính chồng chập và vướng lượng tử để thực hiện các phép toán trên dữ liệu đưa vào.

Dựa vào một linh phụ kiện bán dẫn ( transistor ) dữ thế chủ động, nằm trong khối đơn vị chức năng cơ bản tạo thành cấu trúc mạch ở máy điện tử cũng như những thiết bị điện tử tân tiến khác nên phần cứng của máy tính lượng tử khác hẳn so với máy tính kỹ thuật số. Máy tính lượng tử sử dụng những mạch nhỏ để triển khai những phép tính như máy tính truyền thống lịch sử. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, chúng còn vận dụng thêm hiện tượng kỳ lạ lượng tử là nguyên tắc chồng chất và vướng lượng tử .

Đặc trưng của máy tính lượng tử

Những máy tính kỹ thuật số thông thường mã hóa thông tin theo các bit lấy giá trị 1 hoặc 0. giá trị này thể hiện 2 trạng thái đóng và mở của cổng logic, một bộ phận thuộc chíp máy tính. Ngược lại, máy tính lượng tử thì sử dụng bit lượng tử hoặc qubit. Đặc biệt, qubit có thể đại diện cùng lúc cho cả 2 giá trị 0 và 1. Tương tự, 2 qubit sẽ đại diện đồng thời cho 4 giá trị. Đây được gọi là nguyên lý chồng chất.

Sở hữu những đặc thù này, vì vậy, máy tính lượng tử được cho phép giải quyết và xử lý mọi hoạt động giải trí ở vận tốc cao theo cấp số nhân so với những máy tính truyền thống lịch sử. Đồng thời, máy tính lượng tử tiêu thụ rất ít nguồn năng lượng .

Ứng dụng thực tế của máy tính lượng tử

Theo Viện Máy tính lượng tử của Đại học Waterloo ( Canada ), nghành máy tính lượng tử được biết đến từ thập niên 1980. Nhiều đơn vị chức năng điều tra và nghiên cứu nhận thấy thiết bị này hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý những yếu tố đo lường và thống kê hiệu suất cao và nhanh gọn với những thuật toán lượng tử so với thuật toán thường thì. Kể từ đó, máy tính lượng tử dần trở nên phổ cập và góp phần nhiều hơn trong đời sống. Hiện nay, máy tính lượng tử hoàn toàn có thể ứng dụng rất lớn trong những nghành nghề dịch vụ như kinh tế tài chính, quân sự chiến lược, tình báo, điều chế thuốc, hàng không thiên hà, nguồn năng lượng hạt nhân, phong cách thiết kế polymer, trí tuệ tự tạo ( AI ), ..

• Trí tuệ nhân tạo (AI) trở nên nhân văn hơn. Máy tính lượng tử có thể giảm đáng kể thời gian để đào tạo các mạng thần kinh lớn trên các bộ dữ liệu rất lớn.
• Dự báo thời tiết: Máy tính lượng tử có thể đưa ra các dự báo về thời tiết có tỷ lệ chuẩn xác cao, đặc biệt trong việc đối phó với các cơn bão, giúp giảm thiệt hại từ các thiên tai.
• Điều trị ung thư: Năm 2015, các nhà nghiên cứu tại Viện Ung thư Roswell Park đã đưa ra một kỹ thuật mới sử dụng máy tính lượng tử nhằm tối ưu hóa xạ trị theo cách nhanh hơn ba đến bốn lần so với máy tính thông thường.
• Phá vỡ mật mã: máy tính lượng tử có thể phá vỡ các hệ thống mật mã như RSA hoặc DSA.
• Hệ thống điều tiết giao thông tự động, siêu tốc độ.
• Công nghệ trong dược phẩm: máy tính lượng tử có thể giải mã bộ gen của con người, đây là cơ sở tạo nên bước đột phá của ngành y học trong tương lai.
• Mô phỏng phân tử trong sinh học và hóa học

Máy tính lượng tử có hình dạng như thế nào?

Không giống như những loại máy tính kỹ thuật số thường thì, máy tính lượng tử được thiết lập với hình dáng rất đặc biệt quan trọng. Có thể ví von máy tính lượng tử giống như chiếc đèn chùm khổng lồ, những chuyên viên trong ngành cũng gọi đây là kiến trúc đèn chùm .
Máy tính lượng tử cũng gồm có một nhân trung tâm là siêu chíp với những qubit được sắp xếp theo dạng bàn cờ vua. Cấu tạo của nhân chíp là những vi tụ điện được làm từ Niobium có độ cứng ngang ngửa với Titan .
Các cực của qubit được phong cách thiết kế để hoàn toàn có thể xê dịch và không duy trì cố định và thắt chặt một trạng thái nào. Chính vì vậy, máy tính lượng tử chiếm hữu một năng lực giải quyết và xử lý siêu tốc độ so với những máy tính thường thì .
Những con chip của thiết bị sẽ được đặt trong một trường vi sóng điện từ, hoạt động giải trí ở điều kiện kèm theo nhiệt độ cực lạnh, thậm chí còn gần mức 0 độ K. Để đạt ngưỡng mức độ này, giải pháp tối ưu và ít tốn kém nhất hiện tại là đưa máy tính nhấn chìm trong một bể Heli lỏng .

ADVERTISEMENT

Hành trình phát triển của máy tính lượng tử

D-Wave One – Chiếc máy lượng tử đầu tiên

Năm 2007, công ty D-Wave tại Canada đã công bố chiếc máy tính lượng tử tiên phong trên quốc tế. tiên phong về năng lực kinh doanh thương mại hóa mang tên D-Wave One. Thông qua miêu tả từ đội ngũ thiết kế xây dựng, cỗ máy tính lượng tử sử dụng tiến trình “ phép tôi luyện lượng tử ” với mạng lưới hệ thống 128 qubits. Số qubit này phân loại thành 16 ngăn, ở mỗi ngăn chứa 8 qubits và tạo ra bởi những vòng siêu dẫn .
Mãi cho đến năm năm trước, đo lường và thống kê lượng tử “ chững lại ” ở quy trình tiến độ sơ khai. Tuy nhiên, máy tính lượng tử vẫn đang được tiến hành nghiên cứu và điều tra về mặt triết lý và thực nghiệm. Đồng thời, chính phủ nước nhà cùng với quân đội nhiều nước đã tương hỗ cho những hoạt động giải trí điều tra và nghiên cứu thiết bị này với mục tiêu dân sự và bảo mật an ninh như nghiên cứu và phân tích mã .
Vì dự án Bất Động Sản D-Wave One mang tính rủi ro đáng tiếc cao và giá quá đắt nên rất ít người mua chăm sóc góp vốn đầu tư. Thiết bị đa phần được sử dụng trong nghiên cứu và điều tra, thực nghiệm tại những tổ chức triển khai cơ quan chính phủ, quốc phòng

Cuộc đua máy tính lượng tử của “ông lớn” Mỹ – Trung

Tại Mỹ, tên thương hiệu Microsoft đã sử dụng nguồn ngân quỹ cực lớn để tăng trưởng cho một máy tính lượng tử với một bản thiết kế độc lạ, hứa hẹn đưa máy tính tiến gần hơn với mục tiêu thương mại. Bên cạnh đó, những tên tuổi công nghệ tiên tiến khét tiếng tại Mỹ như IBM, Amazon, .. cũng mạnh dạn góp vốn đầu tư lớn để tăng trưởng máy tính lượng tử .
Trong toàn cảnh đó, Trung Quốc đã dành 10 tỷ USD cho dự án Bất Động Sản xây Phòng Thí nghiệm vương quốc về Khoa học thông tin lượng tử ( BAQIS ). Đồng thời, những nhà khoa học Trung Quốc chứng minh và khẳng định họ vừa triển khai xong việc tạo ra một chiếc máy tính lượng tử có vận tốc nhanh hơn gấp 100 triệu lần siêu máy tính văn minh nhất quốc tế, lưu lại bước ngoặt tiên phong trong hành trình dài nỗ lực tăng trưởng công nghệ tiên tiến lượng tử của Trung Quốc .
Vào cuối năm 2019, Google cũng thông tin họ đã đạt được lợi thế lượng tử với máy tính hoàn toàn có thể thực thi phép tính trong vòng 200 giây. Đồng thời, theo thông tin từ Tân Hoa Xã – TT tích lũy thông tin lớn nhất Trung Quốc cho rằng : những nhà nghiên cứu Trung Quốc công bố nguyên mẫu mới của họ hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý gấp 10 tỷ lần so với mẫu máy tính lượng tử của Google .

Trên đây là thông tin về “máy tính lượng tử là gì?” cũng như hành trình chạy đua công nghệ, phát triển máy tính lượng tử Mỹ – Trung. Dù máy tính lượng tử vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, hoàn thiện, nhưng có thể thấy được tiềm năng đỉnh cao của thiết bị, thúc đẩy tiến bộ trong vật lý, hóa học và nhiều lĩnh vực khác.

FAQs về máy tính lượng tử

Máy tính lượng tử nào được xem là mạnh nhất hiện nay?

Máy tính lượng tử mạnh nhất lúc bấy giờ được biết đến là Honeywell của tập đoàn lớn sản xuất Honeywell .

Ứng dụng nào được Mỹ và Trung Quốc chú trọng phát triển cho máy tính lượng tử?

Một trong những ứng dụng quan trọng mà Mỹ và Trung Quốc đều muốn tăng trưởng cho máy tính lượng tử chính là mã hóa .

Những thuật toán nào được sử dụng trong máy tính lượng tử?

Thuật toán tốt nhất lúc bấy giờ được sử dụng trong máy tính lượng tử như : thuật toán Shor, thuật toán Simon, …

Siêu máy tính có những loại nào? 

Siêu máy tính ( Supercomputer ) chiếm hữu hai loại cơ bản là điện toán lưới và điện toán phân tán .

CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN TINO

• Trụ sở chính: L17-11, Tầng 17, Tòa nhà Vincom Center, Số 72 Lê Thánh Tôn, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh
  Văn phòng đại diện: 42 Trần Phú, Phường 4, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh
• Điện thoại: 0364 333 333
  Tổng đài miễn phí: 1800 6734
• Email: [email protected]
• Website: www.tino.org

Source: https://mix166.vn
Category: Ứng Dụng Mới