Các nhà nghiên cứu Anh quốc và Mỹ vừa công bố tài liệu khám phá cho biết họ đã tiến thêm một bước nữa trên con đường tiến lên máy tính lượng tử đầy đủ chức năng.

Điện toán lượng tử đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ nhưng các nhà nghiên vẫn gặp nhiều trở ngại, nhất là chưa thể gắn kết dữ liệu với nhau nên rất khó chạy các chương trình hoặc các tác vụ tính toán. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách thức lưu lại hạt điện tử một cách lâu hơn. Các hạt electron này mang theo dữ liệu giúp cho hệ thống có thể xử lý mạch lạc hơn và chạy các chương trình một cách hiệu quả hơn.

Máy tính lượng tử hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phát, nhất là về tốc độ tính toán. Chỉ trong vòng vài giây, máy tính điện tử có thể xử lý một khối lượng lớn công việc mà các siêu máy tính hiện nay không thể đảm đương được. Điện toán lượng tử sử dụng các hạt nguyên tử và phân tử vật chất để xử lý một khối lượng lớn công việc với tốc độ siêu tính toán do dữ liệu được lưu trữ và chia sẻ ở nhiều trạng thái hơn so với phương thức nhị phân 0 và 1 hiện nay.

Điện toán lượng tử dựa trên định luật về học lượng tử - nghiên cứu giao tiếp và hành vi của vật chất ở mức độ nguyên tử, tiểu nguyên tử - proton, neutro và electron. Nếu giải quyết được các vấn đề còn tồn tại hiện nay, các nhà nghiên cứu sẽ chế tạo được chiếc máy tính lượng tử đầy đủ chức năng.

Theo Gavin Morley, nhà nghiên cứu của Trung tâm công nghệ nano London, và là một trong những tác giả của tài liệu trên, thì hiện có rất nhiều thiết kế máy tính lượng tử, và mỗi thiết kế lại lưu trữ dữ liệu theo nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên, về cơ bản các nhà nghiên cứu sử dụng trạng thái từ của hạt electron để lưu trữ dữ liệu.

Các bit lượng tử cần phải quay tròn để chạy chương trình, nhưng đôi khi chất lượng hạt giảm sút khiến cho chúng trở nên hỗn loạn, khó kiểm soát theo ý muốn. Điều đó đồng nghĩa với việc người dùng mất kiểm soát chương trình đang chạy. Bằng cách áp dụng từ trường nhất định, các nhà nghiên cứu đã sử dụng dòng điện để thiết lập trạng thái cho hạt electron mà không làm chúng mất cân bằng, giúp kéo dài “tuổi thọ” của hạt thêm 5.000% so với các thí nghiệm tương tự trước đây.

Cũng theo Morley, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào các hạt nguyên tử phát quang trên bảng mạch silicon. Các thí nghiệm trước đây truyền hạt điện tử qua những sợi dây nhỏ nhưng không đạt được hiệu quả mong muốn do quá nhiều tín hiệu nhiễu lượng tử.

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng khám phá mới sẽ giúp họ xây dựng được một chiếc siêu máy tính lượng tử tuy phải mất nhiều thời gian. “Thật khó có thể đoán trước tới khi nào xây dựng xong một chiếc máy tính lượng tử. Tuy nhiên, tôi vẫn hy vọng rằng thời điểm đó có thể là 15 hoặc 20 năm tới”, Morley nhận định.

Ứng dụng của máy tính lượng tử rất rộng nhưng chủ yếu nó sẽ giải quyết những vấn đề về tính toán mà hệ thống hiện nay không thể đáp ứng được. Chẳng hạn như giả lập hành vi các phân tử sinh học và tìm ra những liệu pháp chữa trị mới.

Theo VnMedia