Trung Quốc chế tạo bộ nhớ lượng tử QRAM nhanh nhất thế giới, phá vỡ rào cản dữ liệu nhị phân

Chip lượng tử Majorana 2 của Microsoft ổn định gấp 1.000 lần, qubit tồn tại 20 giây

Chip lượng tử 6 nm đầu tiên thế giới có thể chứa hàng triệu qubit vào một tấm silicon

Máy tính lượng tử mô phỏng protein 12.000 nguyên tử: Cột mốc lớn trong hóa học tính toán

Hình ảnh minh họa bộ nhớ lượng tử QRAM do các nhà nghiên cứu Trung Quốc phát triển. Ảnh: PachoninMotion/Pexels

Bộ nhớ lượng tử QRAM do nhóm nghiên cứu Đại học Chiết Giang phát triển giải quyết một vấn đề tưởng chừng đơn giản nhưng đã kìm hãm toàn bộ ngành tính toán lượng tử trong nhiều năm qua.

Máy tính lượng tử hoạt động dựa trên các bit lượng tử gọi là qubit, cho phép lưu trữ đồng thời giá trị 0, 1 và mọi trạng thái ở giữa, nhờ đó xử lý thông tin nhanh hơn máy tính thông thường theo cấp số nhân. Tuy nhiên, toàn bộ kho dữ liệu nhân loại tích lũy trong nhiều thập kỷ qua vẫn tồn tại dưới dạng nhị phân cổ điển, tức là chỉ gồm chuỗi số 0 và 1 thuần túy. Khoảng cách giữa hai định dạng này khiến máy tính lượng tử dù mạnh đến đâu cũng không thể trực tiếp khai thác nguồn dữ liệu khổng lồ đó mà không qua một cầu nối chuyển đổi.

Kiến trúc QRAM hoạt động ra sao trên chip siêu dẫn

Nhóm nghiên cứu đã triển khai kiến trúc QRAM trên một vi xử lý lượng tử siêu dẫn và công bố kết quả trong một bài báo khoa học chính thức.

Thiết bị cho phép vi xử lý truy cập và truy xuất dữ liệu ở trạng thái chồng chất lượng tử, tức là đọc nhiều luồng dữ liệu cùng một lúc thay vì xử lý tuần tự từng mục.

Nhóm đã chạy thử nghiệm thành công với dữ liệu định dạng 4-bit và 8-bit, chứng minh QRAM có khả năng xử lý nhiều đầu vào dữ liệu song song. Đây là minh chứng thực nghiệm đầu tiên cho một kiến trúc mà trước đây chỉ tồn tại trên lý thuyết và các mô phỏng giới hạn.

Chip quang siêu nhanh giúp AI tiết kiệm năng lượng Viện nghiên cứu tại Đức phát triển vật liệu lithium niobate siêu mỏng tạo ra mạch quang tích hợp tiết kiệm năng lượng, xử lý ...

Ứng dụng thực tế từ nghiên cứu thuốc đến xử lý ngôn ngữ

Triển vọng ứng dụng của QRAM trải rộng trên nhiều lĩnh vực đang đòi hỏi sức mạnh tính toán vượt trội. Trong nghiên cứu dược phẩm, QRAM giúp trích xuất đặc trưng cấu trúc phân tử từ các cơ sở dữ liệu hóa học và đưa hàng triệu mục dữ liệu vào trạng thái chồng chất để máy tính lượng tử xử lý cùng lúc, từ đó rút ngắn đáng kể thời gian tìm kiếm thuốc mới so với siêu máy tính hiện tại.

Canada tạo ra chip qubit quang học đầu tiên trên thế giới

Trong lĩnh vực xử lý ngôn ngữ và nhận dạng hình ảnh, QRAM đóng vai trò cầu nối giúp hệ thống lượng tử điều hướng qua khối lượng dữ liệu lớn mà các siêu máy tính mạnh nhất hiện nay vẫn chưa xử lý được trơn tru. Ngay cả những siêu máy tính hàng đầu thế giới hiện tại cũng bị bỏ xa về năng lực tính toán so với một máy tính lượng tử chỉ vài trăm qubit, và QRAM chính là mảnh ghép cuối cùng để khoảng cách tiềm năng đó trở thành hiện thực ứng dụng.

Công trình của Đại học Chiết Giang hiện thực hóa QRAM đánh dấu bước chuyển từ phòng thí nghiệm biệt lập sang môi trường dữ liệu thực tế cho máy tính lượng tử.

Từ trước đến nay, các thí nghiệm tính toán lượng tử đều được thực hiện trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ với dữ liệu được chuẩn bị sẵn chuyên biệt cho qubit, tách biệt hoàn toàn với kho dữ liệu nhị phân của thế giới thực. Với QRAM hoạt động được trên phần cứng siêu dẫn thực tế, câu hỏi không còn là liệu máy tính lượng tử có thể kết nối với dữ liệu thực hay không, mà là khi nào các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ sẽ triển khai hệ thống hoàn chỉnh đầu tiên ra thị trường.