Khi những người trong ngành nói về một tương lai nơi máy tính lượng tử có khả năng giải quyết các vấn đề mà máy tính nhị phân cổ điển không thể làm được, họ đang đề cập đến một thứ gọi là “lợi thế lượng tử”.

Để đạt được lợi thế này, máy tính lượng tử cần phải đủ ổn định để mở rộng quy mô và khả năng. Nhìn chung, các chuyên gia điện toán lượng tử tin rằng trở ngại lớn nhất đối với khả năng mở rộng trong hệ thống điện toán lượng tử là tiếng ồn.

Bài nghiên cứu của nhóm Harvard, có tiêu đề “Bộ xử lý lượng tử logic dựa trên các mảng nguyên tử có thể cấu hình lại”, mô tả một phương pháp mà các quy trình điện toán lượng tử có thể được chạy với khả năng chống lỗi và khả năng khắc phục nhiễu.

Theo tờ báo:

“Những kết quả này báo trước sự ra đời của tính toán lượng tử sửa lỗi sớm và vạch ra con đường hướng tới các bộ xử lý logic quy mô lớn.”

qubit ồn ào

Những người trong cuộc gọi tình trạng hiện tại của điện toán lượng tử là kỷ nguyên Lượng tử quy mô trung gian ồn ào (NISQ). Thời đại này được xác định bởi các máy tính lượng tử có ít hơn 1.000 qubit (phiên bản lượng tử của bit máy tính), nói chung là “ồn ào”.

Các qubit ồn ào là một vấn đề vì trong trường hợp này, điều đó có nghĩa là chúng dễ bị lỗi.

Nhóm Harvard tuyên bố đã đạt được “các phép tính lượng tử sửa lỗi sớm” giúp khắc phục nhiễu ở quy mô đầu tiên trên thế giới. Tuy nhiên, đánh giá bằng bài báo của họ, họ vẫn chưa sửa được lỗi hoàn toàn. Ít nhất là không như hầu hết các chuyên gia có thể sẽ xem nó.

Lỗi và phép đo

Điện toán lượng tử rất khó vì không giống như bit máy tính cổ điển, về cơ bản, qubit sẽ mất thông tin khi chúng được đo. Và cách duy nhất để biết liệu một qubit vật lý nhất định có gặp lỗi trong tính toán hay không là đo nó. Quần què

Việc sửa lỗi hoàn toàn sẽ đòi hỏi phải phát triển một hệ thống lượng tử có khả năng xác định và sửa lỗi khi chúng xuất hiện trong quá trình tính toán. Cho đến nay, những kỹ thuật này đã được chứng minh là rất khó để mở rộng quy mô.

Những gì bộ xử lý của nhóm Harvard thực hiện, thay vì sửa lỗi trong quá trình tính toán, là thêm giai đoạn phát hiện lỗi sau xử lý trong đó các kết quả sai được xác định và loại bỏ.

Theo nghiên cứu, điều này cung cấp một con đường hoàn toàn mới và có lẽ được tăng tốc để mở rộng quy mô máy tính lượng tử vượt ra ngoài kỷ nguyên NISQ và tiến vào lĩnh vực lợi thế lượng tử.

Mặc dù công việc này đầy hứa hẹn, nhưng thông cáo báo chí của DARPA chỉ ra rằng sẽ cần ít nhất một cấp độ lớn hơn 48 qubit logic được sử dụng trong các thí nghiệm của nhóm để “giải quyết mọi vấn đề lớn được hình dung cho máy tính lượng tử”.

Các nhà nghiên cứu khẳng định các kỹ thuật họ phát triển sẽ có khả năng mở rộng thành các hệ thống lượng tử với hơn 10.000 qubit.