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

Công ty máy tính lượng tử Xanadu (Canada) cho biết vừa chế tạo thành công qubit quang học chống lỗi đầu tiên trực tiếp trên nền tảng chip tích hợp. Phát minh này được công bố trên tạp chí Nature, đánh dấu lần đầu tiên loại qubit này xuất hiện ở dạng chip.

Hình ảnh cận cảnh chip quang học tạo ra qubit chống sai sót ngay trên bề mặt chip. Nguồn: Xanadu

Phát minh mới của Xanadu được kế thừa từ hệ thống Aurora, máy tính lượng tử quang học 12-qubit đầu tiên có khả năng mở rộng theo mô-đun. Aurora hoạt động hoàn toàn ở nhiệt độ phòng và kết nối thông qua mạng lưới các rack máy chủ.

Các trạng thái lượng tử được tạo ra trong thí nghiệm này mang tên GKP states, lần đầu được đề xuất năm 2001. Chúng sử dụng nhiều photon để lưu trữ thông tin theo định dạng chống lỗi, trở thành yêu cầu thiết yếu cho máy tính lượng tử chịu lỗi trong tương lai.

Việt Nam có một đại diện vào Ban Chủ tịch hội thảo quốc tế hàng đầu về lượng tử

Ông Zachary Vernon, Giám đốc công nghệ phần cứng của Xanadu, giải thích: "GKP states về bản chất là loại qubit quang học tối ưu. Chúng cho phép thực hiện các cổng logic và sửa lỗi ở nhiệt độ phòng thông qua các phép toán xác định tương đối đơn giản".

Nền tảng chip sử dụng ống dẫn sóng silicon nitride được chế tạo trên wafer 300mm, detector phân giải số photon với hiệu suất trên 99%, cùng hệ thống đóng gói quang học tùy chỉnh do chính Xanadu phát triển.

Hệ thống Aurora của Xanadu chứng minh đầy đủ các thành phần cần thiết cho máy tính lượng tử quang học có thể mở rộng theo mô-đun. Được xây dựng từ 35 chip quang học và 13 kilomet cáp quang, Aurora vận hành hoàn toàn ở nhiệt độ bình thường trong phòng.

Thiết kế của Aurora cho phép kết nối hàng nghìn rack máy chủ và hàng triệu qubit, có tiềm năng trở thành xương sống cho các trung tâm dữ liệu lượng tử tương lai. Ông Christian Weedbrook, người sáng lập và CEO của Xanadu, nhận định: "Hai thử thách lớn còn lại của ngành công nghiệp này là cải thiện hiệu năng máy tính lượng tử và khả năng mở rộng quy mô. Xanadu đã giải quyết vấn đề mở rộng quy mô đó".

Hệ thống Aurora cho thấy chính xác những điểm gây tổn hao trong cấu trúc tổng thể và khẳng định thiết kế chip cùng quy trình sản xuất cần ưu tiên cải tiến. Xanadu đang tích cực hợp tác với các nhà máy bán dẫn để nâng cao chất lượng công nghệ.

Sơ đồ chip photonic chuyên dụng của Xanadu tạo ra các qubit GKP. Nguồn: Xanadu

Kết quả từ Aurora đã xác định vị trí xảy ra mất mát trong kiến trúc và chỉ ra thiết kế chip cùng quy trình chế tạo là các lĩnh vực then chốt cần cải thiện. Xanadu tiếp tục hoàn thiện quy trình với các đối tác foundry để đẩy mạnh công nghệ.

Với việc chứng minh thành công qubit quang học chống lỗi trên chip, Xanadu tiến gần hơn đến tầm nhìn về máy tính lượng tử quy mô thực dụng - có tính mô-đun, kết nối mạng và sẵn sàng cho ứng dụng thực tế.

Thành tựu này không chỉ khẳng định vị thế dẫn đầu của Xanadu trong lĩnh vực máy tính lượng tử quang học mà còn mở ra kỷ nguyên mới cho công nghệ tính toán. Khi các qubit có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng và kết nối qua cáp quang tiêu chuẩn, việc triển khai máy tính lượng tử trong thực tế trở nên khả thi hơn bao giờ hết.

Công nghệ này được kỳ vọng sẽ ứng dụng rộng rãi trong tương lai, từ mô phỏng phân tử phức tạp, tối ưu hóa logistics, đến bảo mật thông tin và trí tuệ nhân tạo. Xanadu đã chứng minh máy tính lượng tử đã trở thành hiện thực và đang từng bước hiện diện trong cuộc sống thay vì chỉ là khoa học viễn tưởng.

Microchip tích hợp công nghệ chống giải mã lượng tử vào bộ điều khiển nhúng Bộ điều khiển MEC175xB được trang bị công nghệ mật mã hậu lượng tử, nâng cao khả năng bảo mật với mức tiêu thụ điện ...

Phát triển công nghệ mô phỏng theo dõi 24.000 electron 'nhảy múa' theo thời gian thực Nhóm nghiên cứu Oak Ridge (Mỹ) đã phát triển công nghệ mô phỏng chuyển động electron siêu nhanh, mở đường cho pin mặt trời và ...

Keysight cung cấp hệ thống điều khiển cho máy tính lượng tử 256-qubit hàng đầu thế giới của Fujitsu và RIKEN Keysight Technologies chính thức cung cấp hệ thống điều khiển lượng tử cho máy tính lượng tử 256-qubit do Fujitsu và RIKEN phát triển tại ...