Láng giềng Việt Nam phá kỷ lục lượng tử, xây mảng nguyên tử lớn nhất thế giới chỉ trong 60 mili giây

Nhóm nghiên cứu do nhà vật lý Pan Jianwei, thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, dẫn dắt đã chế tạo thành công một linh kiện then chốt cho máy tính lượng tử dựa trên nguyên tử.

Theo công bố trên tạp chí “Physical Review Letters” tuần trước, công trình này đã vượt qua một trở ngại lớn của công nghệ lượng tử dựa trên nguyên tử.

Nhóm của Pan, phối hợp với phòng thí nghiệm AI Thượng Hải, đã phát triển hệ thống AI có khả năng sắp xếp hơn 2.000 nguyên tử rubidi - mỗi nguyên tử đóng vai trò như một qubit, đơn vị cơ bản của máy tính lượng tử - thành cấu trúc hoàn hảo chỉ trong 1/60.000 giây.

Các chuyên gia đánh giá đây là “bước tiến nhảy vọt” về hiệu quả tính toán và tính khả thi thực nghiệm trong lĩnh vực vật lý lượng tử liên quan đến nguyên tử.

Từ khi khái niệm máy tính lượng tử ra đời vào thập niên 1980, giới khoa học đã hình thành 3 hướng tiếp cận chính để chế tạo máy tính lượng tử: mạch siêu dẫn, ion bị bẫy và nguyên tử trung hòa.

Trong đó, phương pháp dựa trên nguyên tử trung hòa được đánh giá giàu tiềm năng nhờ tính ổn định và khả năng kiểm soát ở quy mô lớn.

Tuy nhiên, các hệ thống này trước đây mới chỉ đạt mảng vài trăm nguyên tử, do phải dịch chuyển từng nguyên tử bằng “kẹp quang học” - chùm laser hội tụ giữ nguyên tử cố định và điều khiển mức năng lượng để xử lý phép tính, một quy trình vừa chậm vừa phức tạp.

Giải pháp mới cho phép AI điều khiển đồng thời toàn bộ nguyên tử trong mảng, sử dụng bộ điều biến ánh sáng không gian tốc độ cao để tạo và sắp xếp lại chùm laser, hình thành mảng 2D hoặc 3D gồm 2.024 nguyên tử rubidi chỉ trong 60 mili giây. Thời gian sắp xếp không đổi ngay cả khi mở rộng quy mô, mở ra khả năng đạt tới hàng chục nghìn nguyên tử.

Hệ thống cũng đạt độ chính xác hàng đầu thế giới: 99,97% cho thao tác 1 qubit, 99,5% cho thao tác 2 qubit và 99,92% trong việc nhận dạng trạng thái qubit - tương đương kết quả tốt nhất từ những cơ sở hàng đầu như Đại học Harvard.

Dù vậy, nhóm nghiên cứu thừa nhận vẫn còn hạn chế: ở cấu hình 3D, nguyên tử chỉ có thể di chuyển trong cùng một lớp, việc dịch chuyển lên xuống có nguy cơ mất nguyên tử; đồng thời quy mô mảng bị giới hạn bởi công suất và độ chính xác của thiết bị tạo chùm laser.

Các nhà khoa học cho biết bước tiếp theo là phát triển laser mạnh hơn và bộ điều biến ánh sáng nhanh, chính xác hơn. Khả năng sắp xếp hoàn hảo hàng chục nghìn nguyên tử có thể là nền tảng cho máy tính lượng tử thực sự đáng tin cậy trong tương lai.

Theo SCMP