Máy tính truyền thống có thể đánh bại máy tính lượng tử nhờ yếu tố thuật toán?

Những công bố về những điều vĩ đại của thiết bị lý lượng tử đã trở nên dày đặc và liên tục suốt ba năm qua, các kỷ lục về máy tính lượng tử đến từ các công ty công nghệ thay nhau bị phá vỡ. Những người tạo ra các cỗ máy này đều tự hào rằng họ có thể thực hiện các phép tính nhanh gấp nhiều lần các siêu máy tính truyền thống, thậm chí máy tính truyền thống còn đưa ra kết quả là 10,000 năm sau mới tính toán xong.

• Xem thêm:Máy tính lượng tử – Một bước đi vĩ đại mang tính cách mạng hay một tầm nhìn sai lầm của nhân loại?

Nghe có vẻ khá điên rồ nhưng giờ đây, một nhóm các nhà khoa học đã tìm ra một cách khác khiến máy tính truyền thống vượt lên, họ cho biết có một số thủ thuật và thuật toán phù hợp có thể áp dụng để tăng tốc xử lý của máy tính truyền thống.

Hầu hết các máy tính truyền thống dữ liệu chỉ có thể lưu trữ dưới dạng 1 hoặc 0, nhưng máy tính lượng tử lại có đặc tính chồng chất nên có thể tồn tại 1 và 0. Về lý thuyết trạng thái này có thể được tạo ra, nhưng việc xây dựng một máy tính lượng tử đủ khả năng hoạt động thì khó khăn hơn nhiều. Những máy tính lượng tử chỉ nằm tại các công ty công nghệ hàng đầu thế giới như Google, IBM,...

Thuật ngữ “Quyền tối cao lượng tử” ra đời nhầm nhấn mạnh việc máy tính lượng tử sẽ dẫn đầu và bỏ lại những chiếc máy tính cổ điển. Ba năm trước, Google đã tạo ra bộ máy tính Sycamore và nó đã hoàn thành xuất sắc các phép tính phức tạp.

Vào năm 2019, bộ xử lý của Google chỉ mất 200 giây để lấy mẫu các kết quả có thể có của 20-gate lượng tử. Những người sáng tạo ra cỗ máy đã tự tin và chê bai siêu máy tính kiểu truyền thống phải mất 10,000 năm để làm được điều tương tự, kể từ thời điểm đó 'Quyền tối cao lượng tử' xuất hiện nhan nhản khắp mọi nơi trong giới khoa học và công nghệ.

Ngay một năm sau đó, nhóm nghiên cứu đến từ Trung Quốc đã tuyên bố rằng bộ xử lý lương tử của họ có thể thực hiện một hoạt động tính toán mà siêu máy tính tốt nhất phải mất hàng triệu năm mới có thể làm xong.

Gã khổng lồ IBM cũng có cho mình một chiếc máy tương tự để giành giật lợi thế lượng tử trong cuộc chiến công nghệ này. Tuy nhiên, IBM cũng phản bác rằng thuật ngữ trên chỉ phù hợp với điều kiện máy tính lượng tử làm điều gì đó mà không một máy tính cổ điển nào đủ khả năng xử lý được. Vậy, sẽ ra sao nếu như những thách thức này bị loại bỏ lời các thuật toán thông mình nhầm bù đắp thiếu sót của máy tính truyền thống?

Tiến sĩ Pan Zhang thuộc Viện Vật lý lý thuyết Trung Quốc và đồng nghiệp đã thiết kế một thuật toán ưu việt và thông minh hơn để giải quyết vấn đề mà chính máy tính Sycamore đã giải quyết với chỉ 200 giây. Thay vì giải thuật toán Schrödinger-Feynman quá phức tạp và cồng kềnh để giải quyết vấn đề bằng máy tính truyền thống, Pan và các đồng đội đã mô hình hóa mọi thứ dưới dạng một mảng toán học ba chiều, trong đó các lớp thay thế cho các gate trong bản gốc. Họ cũng tùy biến mức độ không chính xác như Sycamore, một cái gì đó gần đúng chứ không cần phải hoàn hảo là mới là điều họ đến.

Kết quả cho thử nghiệm này đó là máy tính của Pan và đồng nghiệp đã mất 15 giờ để giải quyết vấn đề - lâu hơn đáng kể so với 3.3 phút của Sycamores. Với điều kiện phòng thí nghiệm và một chiếc máy tính bình thường không quá mạnh mẽ thì việc đạt được kết quả này là hết sức đáng khen ngợi.

'Nếu thuật toán của chúng tôi có thể được triển khai với hiệu suất cao trên một siêu máy tính hiện đại cùng hiệu suất ExaFLOPS, chúng tôi ước tính rằng lý tưởng nhất là mô phỏng sẽ tốn vài chục giây, nhanh hơn máy tính lượng tử của Google” - Họ nói.

Dù là đạt được một kết quả tuyệt vời giúp kéo gần khoảng cách so với máy tính lượng tử, nhưng tin buồn đó là Sycamore hay các bộ xử lý lượng tử hiện có vẫn chưa phải là máy tính hoàn chỉnh. Sẽ mất rất lâu để máy tính lượng tử có thể tăng phạm vi nhiệm vụ mà chúng có thể thực hiện. Mục tiêu của nhà sản xuất là đạt được ưu thế về lượng tử đối với một nhiệm vụ cụ thể được chọn cho phù hợp với thế mạnh của họ và dần dần mở rộng khả năng từ đó.

Thuật toán quả thật rất kỳ diệu khi giúp các máy tính truyền thống không bị lép vế quá nhiều so với máy tính lượng tư, nhưng mọi người đều biết rằng máy tính lượng tử mới là tương lai. Sẽ có càng nhiều máy tính lượng tử được ra đời và các nhiệm vụ cố định cũng sẽ bị thay thế bằng các nhiệm vụ mang tính ngẫu nhiên nhiều hơn, như là dự đoán tương lai, dự đoán các loại virus mới cũng như biến thế virus nguy hiểm.

• Xem thêm các bài viết chuyên mụcKhám phá