ORNL tích hợp máy tính lượng tử thương mại đầu tiên vào hệ thống siêu máy tính

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

Máy tính lượng tử thương mại sẽ xuất hiện sau 5 đến 7 năm?

Máy tính lượng tử kim cương đầu tiên vượt mốc 100 qubit ra mắt tại Đức

ORNL đã ra mắt Pathfinder, máy tính lượng tử IQM Radiance 20 qubit đặt tại chỗ của mình, tại Phòng thí nghiệm Triển khai Máy tính Lượng tử. Ảnh: ORNL

Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) tại bang Tennessee, Mỹ, vừa đưa vào vận hành một máy tính lượng tử 20 qubit mang tên Pathfinder, do công ty IQM của Phần Lan cung cấp, đánh dấu lần đầu tiên một máy tính lượng tử thương mại được bán ra trên đất Mỹ. Khác với cách tiếp cận phổ biến hiện nay là truy cập máy tính lượng tử từ xa qua nền tảng đám mây, ORNL lựa chọn sở hữu và tự vận hành toàn bộ hạ tầng ngay tại khuôn viên phòng thí nghiệm.

Máy tính cổ điển lưu trữ dữ liệu bằng các bit, mỗi bit chỉ mang một trong hai giá trị 0 hoặc 1, trong khi máy tính lượng tử sử dụng các qubit có thể tồn tại đồng thời ở giá trị 0, giá trị 1 và mọi trạng thái trung gian giữa hai giá trị đó, nhờ vậy tạo ra khả năng xử lý vượt xa những gì các bit truyền thống có thể làm được.

Giới nghiên cứu kỳ vọng máy tính lượng tử sẽ vượt qua năng lực xử lý của những siêu máy tính nhanh nhất hiện nay, dù công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn phát triển ban đầu. Nhiều tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp lớn như IBM hay Google vẫn đang trong quá trình phát triển máy tính lượng tử khả dụng về mặt thương mại, còn IQM đã đi trước khi trực tiếp bán ra thị trường các hệ thống lượng tử hoàn chỉnh.

Sở hữu hạ tầng lượng tử ngay tại chỗ

Đột phá máy tính lượng tử gây chấn động ngành công nghệ

Cách tiếp cận của IQM tập trung vào việc triển khai hạ tầng ngay tại chỗ, giúp các trung tâm siêu tính toán và trung tâm dữ liệu tích hợp trực tiếp công nghệ lượng tử vào hệ thống sẵn có thay vì phải kết nối từ xa. Dòng sản phẩm Radiance của công ty hiện có ba cấu hình với 20, 54 và 150 qubit, tất cả đều đạt độ tin cậy vận hành cao theo công bố của nhà sản xuất.

Việc đặt hệ thống ngay tại cơ sở cho phép các tổ chức nắm quyền sở hữu trực tiếp đối với hạ tầng lượng tử cùng toàn bộ tài sản trí tuệ mà họ phát triển trên đó. Giám đốc Trung tâm Khoa học Lượng tử của ORNL, ông Travis Humble, cho biết các hệ thống đặt tại chỗ giúp đơn vị chứng minh những khái niệm điện toán lượng tử phục vụ mục tiêu xây dựng một hệ sinh thái lai giữa điện toán lượng tử và siêu tính toán có khả năng mở rộng. Ông Humble nói thêm rằng sự hiện diện của máy tính lượng tử IQM Radiance trên khuôn viên đã thúc đẩy quá trình tích hợp với năng lực siêu tính toán hàng đầu thế giới của ORNL, đồng thời các nhóm nghiên cứu tại đây hiện đang phát triển phương pháp và công cụ mới để trình diễn những ứng dụng trong mô phỏng vật liệu, hóa học và trí tuệ nhân tạo.

Nhiệm vụ của Pathfinder tại Oak Ridge

ORNL đặt Pathfinder tại tòa nhà Translational Research Capability, bên trong Phòng thí nghiệm Triển khai Máy tính Lượng tử, nơi dành riêng cho nghiên cứu khoa học thông tin lượng tử. Đội ngũ thiết kế xây các phòng thí nghiệm trong tòa nhà này ở tầng trệt, đồng thời kiểm soát rung động cục bộ ở mức cao, đạt ngưỡng 250 micro-inch, nhằm bảo đảm điều kiện vận hành ổn định cho thiết bị lượng tử vốn rất nhạy với nhiễu động vật lý.

Để phục vụ nghiên cứu điện toán lai, ORNL sẽ kết nối Pathfinder với các hệ thống siêu tính toán tại bãi thử nghiệm của Nhóm Tích hợp Công nghệ thuộc Trung tâm Quốc gia về Khoa học Tính toán (NCCS), đặt tại một tòa nhà khác trong khuôn viên ORNL. Các nhà nghiên cứu tại đây sẽ dùng Pathfinder để phát triển những ứng dụng, thuật toán và kiến trúc mới cho điện toán lượng tử, đồng thời phòng thí nghiệm này còn vận hành song song một cụm máy tính lượng tử sáu qubit của hãng Quantum Brilliance.

Sự ra đời của máy tính lượng tử online đầu tiên của Nhật Bản Máy tính lượng tử đầu tiên của Nhật Bản đã được đưa vào hoạt động trực tuyến bởi viện nghiên cứu Riken vào ngày 27/3, ...

Nhóm nghiên cứu dự kiến kết hợp cả hai hệ thống, Pathfinder và cụm máy Quantum Brilliance, để xây dựng một kiến trúc phần mềm không phụ thuộc vào phần cứng cụ thể, phục vụ việc gộp chung năng lực của hai công nghệ tính toán khác nhau. Kỹ sư phần mềm hệ thống siêu tính toán Amir Shehata, người phụ trách nỗ lực tích hợp IQM trong Nhóm Điện toán Lượng tử - Siêu tính toán tại NCCS, chia sẻ rằng mục tiêu của nhóm là chuẩn hóa các giao diện cho điện toán lượng tử kết hợp siêu tính toán, nhờ đó tạo ra cách vận hành ứng dụng đồng nhất hơn và tích hợp được nhiều loại phần cứng khác nhau mà không phải thay đổi toàn bộ hạ tầng mỗi lần triển khai.

Giám đốc điều hành kiêm đồng sáng lập IQM Quantum Computers, ông Jan Goetz, nhận định ORNL đã đứng ở tuyến đầu của khoa học Mỹ trong nhiều thập kỷ, còn việc đưa hệ thống lượng tử đặt tại chỗ đầu tiên của IQM tại Mỹ đến với đơn vị này đánh dấu một cột mốc quan trọng đối với công ty trong quá trình mở rộng phạm vi hoạt động toàn cầu, đồng thời đưa năng lực lượng tử đến với những tổ chức hàng đầu có khả năng thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ lượng tử vào thực tế.