Sau khi giành kỷ lục về máy tính lượng tử lớn nhất thế giới với bộ xử lý 433 bit lượng tử hay qubit - đơn vị của quá trình xử lý thông tin lượng tử vào năm ngoái, IBM tiếp tục công bố tham vọng lớn hơn: hoàn thành máy tính 100.000 qubit trong vòng 10 năm tới.

Công ty này đã đầu tư 100 triệu USD cho việc tạo ra siêu máy tính có khả năng giải quyết những bài toán mà không siêu máy tính nào có thể giải được. Cụ thể, IBM là sẽ dùng máy tính 100.000 qubit dự kiến phát triển trong tương lai, kết hợp với siêu máy tính tốt nhất để tạo ra các loại thuốc mới, phân bón mới, hợp chất pin mới và hàng loạt ứng dụng khác.

Máy tính mạnh nhất thế giới không như mong đợi

Sau khi IBM công bố máy tính có tốc độ xử lý thông tin mạnh thế giới vào năm ngoái đã mang đến cho người dùng nhiều hứa hẹn. Tuy nhiên, tính đến thời điểm hiện tại, dòng máy tính này vẫn chưa thực hiện được bất kỳ điều gì hữu ích mà siêu máy tính thông thường không thể làm được.

Theo các chuyên gia công nghệ, nguyên nhân dẫn đến điều này là do máy tính lượng tử không có đủ qubit và hệ thống tính toán lượng tử dễ bị gián đoạn bởi những nhiễu loạn nhỏ, gọi là tiếng ồn.

Trong tương lai, hệ thống tính toán lượng tử sẽ phải mở rộng quy mô đáng kể, để chúng có thể dành một phần lớn qubit vào mục đích sửa lỗi do tiếng ồn gây ra.

Chỉ riêng số lượng qubit hiện tại không đủ để thể hiện khả năng của một máy tính lượng tử. Đặc biệt, loại máy tính này còn phải cần thêm nhiều chi tiết cụ thể về cách qubit được chế tạo, khả năng sửa lỗi do tiếng ồn và khả năng vận hành trong thực tế.

Không chỉ riêng IBM, Google cũng đang đặt ra kế hoạch nghiên cứu máy tính lượng tử một triệu qubit vào cuối thập kỷ này, trong đó có 10.000 qubit chỉ dùng để tính toán và số còn lại để sửa lỗi.

Quá trình thực hiện có thể xảy ra rủi ro

Hệ thống qubit của IBM được hình thành từ vòng kim loại siêu dẫn, giống như các nguyên tử khi hoạt động ở nhiệt độ millikelvin, chỉ lớn hơn một chút so với nhiệt độ không tuyệt đối.

Với công nghệ hiện tại, qubit dạng này chỉ có thể mở rộng tối đa đến 5.000 qubit, không đủ lớn để mang lại nhiều lợi ích tính toán.

Hiện tại, mỗi qubit siêu dẫn của IBM cần khoảng 65 watt để hoạt động. Với 100.000 qubit, sẽ cần một nhà máy điện hạt nhân cung cấp năng lượng và hàng tỷ USD để phát triển máy tính.

Phó chủ tịch bộ phận tính toán lượng tử của IBM Jay Gambetta cho biết thêm, công ty dự định sử dụng công nghệ “chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung” (CMOS) được lắp đặt bên cạnh các qubit để vận hành thiết bị hoạt động với công suất hàng chục milliwatt.

Hiện tại, CMOS vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và các công nghệ cần thiết cho siêu máy tính lượng tử vẫn chưa tồn tại. Không có gì đảm bảo rằng 100 triệu USD dành cho dự án này sẽ đủ để tạo ra máy tính 100.000 qubit. Ông Jay Gambetta khẳng định: “Quá trình này chắc chắn là có rủi ro”.

Theo Giám đốc điều hành của Horizon Quantum, Joe Fitzsimons, kế hoạch của IBM có vẻ hợp lý, mặc dù còn nhiều rào cản tiềm ẩn. Việc phát triển một chiếc máy tính ở quy mô quá lớn sẽ rất khó để vận hành số lượng lớn qubit hiệu quả.