Phát minh ra thành phần thiết yếu giúp chế tạo máy tính lượng tử

16/08/2018

Đây được xem như một bước tiến quan trọng trong việc nghiên cứu và chế tạo máy tính lượng tử với sức mạnh vượt xa các thế hệ PC hiện tại.

Năm 2016, ba nhà khoa học người Anh được trao tặng giải Nobel cho công trình về chất siêu dẫn (superconductor) và siêu lỏng (superfluid) cùng với giải thích về một trạng thái vật chất lạ.
 
Ảnh: Đại học Sydney
 
Ảnh: Đại học Sydney
 
Đến nay, công trình của ba người họ đã được ứng dụng vào thực tiễn giúp thu nhỏ linh kiện điện tử đến một kích cỡ nhất định khiến máy tính lượng tử hoạt động.
 
Trong quá trình cộng tác cùng Đại học Stanford vào cuối năm ngoái, một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Sydney và Microsoft đã sử dụng một chất cách ly đối xứng để thu nhỏ một bộ xoay tròn (circulator) xuống 1000 lần.
 
Cụ thể, năm 2016, bộ ba nhà vật lý học đã phát hiện ra rằng trong một số điều kiện nhất định, một số vật liệu có thể dễ dàng sản sinh electron xung quanh bề mặt, nhưng bên trong vẫn là một chất cách điện.
 
Quan trọng nhất là họ đã phát hiện ra trường hợp khi vật chất biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác mà vẫn giữ nguyên tính đối xứng, không giống như phân tử nước chuyển hóa thành băng hay hơi nước.
 
Khi linh kiện điện tử bị thu nhỏ lại tới mức độ gần như nguyên tử, đường di chuyển theo nhiều chiều khác nhau của electron trở nên ngày càng quan trọng.
 
Qubit - được định nghĩa là đối tượng dùng để truyền tải thông tin trên nền tảng lý thuyết thông tin lượng tử và tính toán trên máy tính lượng tử (Theo wikipedia). Chúng ta có thể tạo ra qubit bằng nhiều cách khác nhau, và đang trong quá trình xâu chuối chúng lại để tạo ra số lượng qubit lớn nhất từ trước đến nay. Tuy nhiên, việc thu nhỏ qubit đến mức có thể nhét hàng trăm ngàn đơn vị vào một không gian nhỏ lại là một thử thách không dễ dàng.
 
“Dù có hàng triệu qubit trong tay, chúng ta không thể chắc chắn được liệu mình có đủ công nghệ lượng tử để điều khiển chúng”, theo David Reilly, nhà vật lý học thuộc Đại học Sydney kiêm Giám đốc phòng thí nghiệm lượng tử Microsoft Station Q. Việc xây chế tạo một máy tính lượng tử mở rộng sẽ yêu cầu các thiết bị và công nghệ mới ở cấp độ lượng tử được phát minh.
 
Một trong những thiết bị này là bộ xoay tròn (circulator), giống như một loại vòng xuyến lưu thông tín hiệu điện giúp đảm bảo thông tin truyền đi chỉ theo một chiều. Kích cỡ đến hiện tại của nó chỉ nhỏ bằng lòng bàn tay người.
 
Và một sự thay đổi nữa cũng sắp diễn ra khi các nhà khoa học đã cho thấy một bánh bán dẫn silic (wafer) nhiễm từ được làm từ chất cách ly đối xứng có kích cỡ nhỏ hơn gấp 1000 lần hiện tại.
 
Theo tác giả nghiên cứu, những bộ xoay với kích thước nhỏ như vậy có thể được ứng dụng trong rất nhiều nền tảng phần cứng lượng tử, bất kể ở hệ thống lượng tử nào.
 
Tuy nhiên, chúng ta vẫn đang ở những bước khởi điểm rất nhỏ trong quá trình chế tạo máy tính lượng tử. Nhưng những bước tiến công nghệ như thế này có thể đẩy nhanh quá trình phát triển máy tính lượng tử “đánh bại” siêu máy tính hiện nay.

Đang xử lý... Vui lòng chờ trong giây lát.