Trung Quốc ra mắt máy tính lượng tử dual-core đầu tiên thế giới: chạy được ở nhiệt độ thường

Trong tuần này, Trung Quốc công bố Hanyuan-2, hệ thống được giới thiệu là máy tính lượng tử dual-core đầu tiên trên thế giới sử dụng kiến trúc nguyên tử trung hòa. Theo truyền thông nhà nước Trung Quốc, cột mốc này cho thấy công nghệ điện toán lượng tử của nước này đang bước sang giai đoạn “hai lõi cộng tác”.

Khác với phần lớn máy tính lượng tử hiện nay phải vận hành trong môi trường siêu lạnh gần độ không tuyệt đối, Hanyuan-2 được thiết kế để hoạt động trong điều kiện thông thường với yêu cầu làm mát đơn giản hơn đáng kể. Đây cũng là điểm khiến hệ thống này thu hút sự chú ý của giới công nghệ.

Theo thông tin được công bố, Hanyuan-2 tích hợp hai cụm xử lý lượng tử riêng biệt gồm 100 nguyên tử rubidium-85 và 100 nguyên tử rubidium-87, tạo thành hệ thống dual-core với tổng cộng 200 qubit. Trong điện toán lượng tử, qubit là đơn vị thông tin cơ bản, tương tự bit trong máy tính truyền thống nhưng có thể tồn tại ở nhiều trạng thái cùng lúc nhờ hiện tượng chồng chập lượng tử.

Điểm đáng chú ý nằm ở cách hệ thống tổ chức hai lõi xử lý song song. Theo mô tả của truyền thông Trung Quốc, hai lõi lượng tử có thể chia sẻ khối lượng công việc, đồng thời hỗ trợ kiểm tra và hiệu chỉnh lỗi cho nhau trong quá trình tính toán. Cách tiếp cận này được ví như hai bộ não cùng hoạt động trên một hệ thống thay vì chỉ dựa vào một cụm xử lý đơn lẻ.

Hanyuan-2 sử dụng công nghệ nguyên tử trung hòa thay cho các hướng tiếp cận phổ biến khác như ion bẫy, photon hoặc nguyên tử nhân tạo siêu dẫn. Trong hệ thống này, các nguyên tử không mang điện được giữ và điều khiển bằng laser. Do không cần duy trì môi trường siêu dẫn ở nhiệt độ cực thấp, kiến trúc nguyên tử trung hòa giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng cũng như độ phức tạp của hạ tầng vận hành.

Ông Tang Biao, tổng giám đốc công ty CAS Cold Atom Technology, cho biết Hanyuan-2 sử dụng thiết kế tích hợp dạng tủ tiêu chuẩn và chỉ cần một hệ thống làm mát laser cỡ nhỏ để vận hành. Theo ông, tổng công suất tiêu thụ của hệ thống dưới 7 kW, thấp hơn đáng kể so với nhiều hệ thống lượng tử hiện nay vốn yêu cầu thiết bị làm lạnh cồng kềnh và tiêu tốn nhiều điện năng.

Điểm khác biệt lớn của Hanyuan-2 nằm ở khả năng triển khai trong môi trường văn phòng thông thường thay vì các phòng thí nghiệm siêu lạnh chuyên dụng. Điều này có thể giúp giảm đáng kể chi phí vận hành và rào cản triển khai thực tế của điện toán lượng tử.

Trong nhiều năm qua, một trong những thách thức lớn nhất của ngành điện toán lượng tử là mở rộng số lượng qubit lên quy mô hàng triệu đơn vị mà vẫn đảm bảo độ ổn định và khả năng sửa lỗi. Vì vậy, thay vì chạy đua số lượng qubit quá lớn, nhiều công ty công nghệ chuyển sang chiến lược thực dụng hơn, tập trung vào các hệ thống vài chục đến vài trăm qubit nhưng có khả năng ứng dụng công nghiệp thực tế. Theo truyền thông Trung Quốc, Hanyuan-2 là ví dụ tiêu biểu cho hướng phát triển này.

Báo cáo cho biết các chỉ số cốt lõi của hệ thống như thời gian duy trì trạng thái qubit đã đạt mức “đẳng cấp thế giới”. Tuy nhiên, phía phát triển chưa công bố chi tiết các bài benchmark hoặc khả năng xử lý cụ thể so với những hệ thống lượng tử hàng đầu hiện nay từ Mỹ hoặc châu Âu.

Hanyuan-2 được phát triển bởi CAS Cold Atom Technology, doanh nghiệp liên kết với Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và đặt trụ sở tại thành phố Vũ Hán. Theo truyền thông nhà nước, hệ thống này kế thừa hơn 20 năm nghiên cứu công nghệ lượng tử của Trung Quốc.

Trước đó vào tháng 11 năm ngoái, mẫu Hanyuan-1 của công ty đã đạt cột mốc thương mại đầu tiên khi ký được các hợp đồng với khách hàng trong và ngoài Trung Quốc.