Vi mạch máy tính lượng tử nhưng kích thước chỉ nhỏ như một nguyên tử ra đời, tương lai cho các siêu máy tính cá nhân

Từ trước đến nay, các máy tính được phát triển theo xu hướng nhỏ dần đi, điều đó một phần đã thúc đẩy khả năng sản xuất các bộ vi xử lý cực nhỏ cùng với khả năng nén nhiều bóng bán dẫn hơn, tuy nhiên lại đạt được khả năng lưu trữ lớn hơn, tăng khả năng tiếp kiệm điện, và có độ bền cao.

Trong khi đó, máy tính lượng tử (Quantum Computing) thường biết đến là một cỗ máy to lớn và chỉ được phát triển trong các phòng thí nghiệm. Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Úc đã tìm ra cách để sản xuất các mạch lượng tử ở quy mô nguyên tử, vi mạch này có đầy đủ các yếu tố cần thiết để cấu thành nên một chiếc máy tính nhưng lại cực kỳ nhỏ.

Người sáng lập Silicon Quantum Computing (SQC), bà Michelle Simmons AO đã hào hứng chia sẻ rằng đây đích thực là một bước đột phá vĩ đại của nhân loại.

Các nhà khoa học nhận ra rằng, nếu tạo ra một máy tính có vi mạch với quy mô nguyên tử sẽ giúp máy tính trở nên siêu hiệu quả khi xử lý các tác vụ khó khăn liên quan đến big data, AI, hay tính toán lượng tử,... Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Úc đã công bố một sáng chế có thể sản xuất vi mạch lượng tử với quy mô nguyên tử, và họ cũng đảm bảo rằng các thành phần cần thiết của một chip máy tính cổ điển đều sẽ có ở vi mạch này, nhưng lại nhỏ hơn rất nhiều.

Được biết rằng sau khi vi mạch này được lắp ráp, bộ vi xử lý này sẽ trở nên cực nhỏ và có thể hoàn thành một phép tính phức tạp mà máy tính cổ điển phải vật lộn để hoàn thành, nó đã đánh dấu một bước đột phá đáng kể trong việc theo đuổi tính toán lượng tử. Con người chưa từng nghĩ sẽ tính toán ra các phép tính này trước đây nhưng với việc tạo ra chiếc máy này việc tính toán có thể khả thi và thực hiện được.

Với 2 thập kỷ liên tục thử nghiệm và nghiên cứu họ đã tạo ra được mạch tích hợp với quy mô nguyên tử, một nỗ lực đáng kinh ngạc! Mạch máy tính với quy mô nguyên tử được tạo ra từ các chấm lượng tử và các chất bán dẫn cực nhỏ làm bằng silicon có kích thước chỉ vài nanomet. Tuy nhiên, điều đó chỉ nói lên kích thước vật lý của chúng rất tuyệt vời, nhưng để có thể có được khả năng xử lý thông tin thì cần có một kỹ thuật ấn tượng hơn nữa.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học New South Wales cho biết nếu muốn tạo ra một máy tính lượng tử Silicon thì cần tạo ra các chấm đồng nhất có thể sắp xếp để truyền thông tin giữa chúng. Tiếp theo, mỗi chấm này cần được lập trình với các mức năng lượng khác nhau, đồng thời hoạt động như một phần của một đơn vị lớn hơn gồm nhiều chấm. Cuối cùng, các chấm không thể trở nên quá gần nhau, nếu không các electron sẽ không thể đi dọc theo chúng, vì vậy khoảng cách giữa mỗi chấm phải cực kỳ chính xác để duy trì sự độc lập.

Sau khi được tạo ra, bộ vi xử lý đã được đưa vào thử nghiệm bằng cách mô hình hóa chúng qua các trạng thái lượng tử, một nhiệm vụ được cho là khó khăn đối với các máy tính hiện nay và cũng mất một khoảng thời gian rất lớn (vài chục năm thậm chí là hơn thế). Những người tạo ra nó đã không khỏi vui mừng khi bộ xử lý được họ tạo ra đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ, cũng như chứng minh được rằng nó có thể hoạt động tốt hơn hẳn máy tính cổ điển.

Các kỹ sư của SQC hiện đang mở rộng quy mô công nghệ để có thể biến mọi thứ trở nên công nghiệp hơn và có thể kinh doanh như một công ty công nghệ, giúp giải quyết các vấn đề khó khăn mà máy tính truyền thống hiện tại chưa thể xử lý được. Đồng thời, công ty cũng đặt nhiều tham vọng có thể phát triển dự án này để thúc đẩy mang những mẫu máy tính lượng tử với kích thước 'siêu nhỏ' thành hiện thực.

Có thể sẽ không lâu nữa chúng ta sẽ được nhìn thấy sự ra đời của các máy tính lượng tử thương mại với kích thước nhỏ gọn có thể cầm trên tay thay vì các hệ thống phức tạp thường thấy trong các viện nghiên cứu khoa học hay các nhà máy công nghiệp lớn.

• Xem thêm các bài viết chuyên mục Khám phá