Bộ vi xử lý lượng tử Willow của Google đạt bước tiến lớn về khả năng giảm sai số

Trong một nghiên cứu mới được đăng tải trên tạp chí Science, Google thông báo bộ vi xử lý lượng tử Willow của hãng đã đạt được bước đột phá quan trọng khi giảm tới 40 lần tỷ lệ sai số trong việc thiết lập các trạng thái lượng tử đặc biệt.

Công nghệ nuôi cấy trạng thái ma thuật

Thành tựu này dựa trên công nghệ có tên gọi nuôi cấy trạng thái ma thuật, cho phép hệ thống tạo ra các trạng thái lượng tử có độ chính xác cao với độ trung thực logic đạt mức 99,99%. Đây được xem là bước tiến nhằm giải quyết một trong những thách thức lớn nhất của ngành điện toán lượng tử thực tiễn, hướng tới việc chế tạo các cỗ máy tính có khả năng sửa lỗi mạnh mẽ.

Trước đây, việc tạo ra các trạng thái ma thuật tiêu tốn rất nhiều tài nguyên tính toán do mỗi trạng thái chỉ sử dụng được một lần duy nhất. Đôi khi, có tới 95% năng lực của hệ thống bị chiếm dụng chỉ để khởi tạo các trạng thái này, khiến việc thực hiện các phép tính thực tế gặp nhiều khó khăn.

Cải tiến kỹ thuật và khắc phục nhiễu loạn

Để giải quyết vấn đề, các nhà nghiên cứu tại Google đã phát triển kỹ thuật nuôi cấy trạng thái ma thuật hoạt động như một bộ lọc chuyên dụng. Hệ thống đưa các trạng thái lỗi vào một khu vực nhỏ trong vi xử lý để đo đạc và loại bỏ các lần thử không đạt yêu cầu.

Trong quá trình thử nghiệm thực tế, đội ngũ phát hiện hiện tượng nhiễu loạn do sự trôi dạt thiết bị điện và biến thiên nhiệt độ phòng thí nghiệm gây ra sai lệch. Để khắc phục, Google đã nâng cấp khả năng kiểm soát phần cứng và phát triển kỹ thuật đánh giá chuẩn mới, giúp giảm 40 lần sai số so với phương pháp thông thường.

Ý nghĩa đối với tương lai điện toán lượng tử

Bên cạnh việc giảm tỷ lệ lỗi, nhóm nghiên cứu còn thành công trong việc dịch chuyển các trạng thái lượng tử đã làm sạch giữa hai phương pháp sửa lỗi khác nhau trên phần cứng, cụ thể là chuyển từ mã màu khoảng cách 3 sang mã bề mặt khoảng cách 5.

Dù vậy, Google thừa nhận rằng kỹ thuật này vẫn cần phải được kiểm chứng và thử nghiệm ở quy mô lớn hơn rất nhiều trước khi có thể áp dụng cho các ứng dụng lượng tử thực tế trong tương lai.