Máy tính lượng tử quantum annealer sử dụng một phương pháp tính toán lượng tử có tên gọi “quantum annealing”, nếu dịch nghĩa ra tiếng việt nó có nghĩa là “ủ lượng tử” – quá khó hiểu đúng không nào? Để dễ hiểu hơn chúng ta hãy phân tích nghĩa của từng từ một, trong đó “quantum” ý nói đến việc sử dụng các tính chất đặc trưng cho vật lý lượng tử gồm đường hầm lượng tử, vướng víu và chồng chất lượng tử. Còn “annealing” là một thuật ngữ thường được sử dụng trong nhiệt động lực học, ví dụ như trong tôi luyện để làm cứng thép, nhiệt độ được tăng lên để các liên kết mạnh được hình thành, sau đó để ổn định các liên kết này cần tiến hành quá trình ủ bằng cách làm lạnh từ từ, đó chính là “annealing” trong luyện kim. Quantum annealing hoạt động theo cách tương tự, trong đó nhiệt độ được thay thế bằng năng lượng, mà cụ thể là sử dụng trạng thái năng lượng thấp nhất.

Mô hình máy tính lượng tử Quantum Annealer của D-Wave

Trong các máy quantum annealer, mỗi trạng thái có thể được biểu diễn dưới dạng mức năng lượng. Bằng cách tận dụng các tính chất chồng chất và vướng víu của các qubit cho phép đưa ra giải pháp tối ưu để tìm ra kết quả về mức năng lượng thấp nhất. Hãy tưởng tượng một ví dụ đơn giản như sau: một nhân viên bán hàng cần dừng lại ở 50 thành phố khác nhau rồi quay lại điểm xuất phát với khoảng cách phải di chuyển là ngắn nhất (điều này cũng tương tự như việc anh ta sẽ tốn ít năng lượng nhất). Tìm ra con đường ngắn nhất bằng cách tính toán tất cả các khả năng là một phương pháp tốn kém về thời gian và năng lượng, đối với nhiều vấn đề phức tạp, việc đó gần như là không thể. Sử dụng quantum annealing, vấn đề này được thiết kế với một phương pháp gọi là qubit khớp nối. Nhờ các từ trường khác nhau được áp dụng cho các qubit, khoảng cách giữa mỗi thành phố được thêm vào thiết kế như một tham số năng lượng. Với thuộc tính vướng víu, mỗi qubit có thể ảnh hưởng đến trạng thái của nhau và mỗi giải pháp tạo ra một trạng thái mới. Quantum annealer tính toán mức năng lượng thấp nhất giữa các trạng thái này và điều này tương đương với giải pháp tối ưu.

Như vậy quantum annealer chỉ được sử dụng để giải quyết nhóm các nhiệm vụ rất hẹp, cụ thể là bài toán tối ưu hóa. Rõ ràng là quantum annealer không được áp dụng rộng rãi như các máy tính lượng tử khác, nhưng nó là giải pháp tuyệt vời trong ngắn hạn cho các công ty đang có nhu cầu cấp bách về thực hiện các bài toán tối ưu hóa phức tạp.

Các điểm mạnh của quantum annealer phải kể đến là qubit của nó ít bị ảnh hưởng hơn bởi nhiễu do đó có thể dễ dàng tăng số lượng qubit lên, nhờ đó qubit cũng hoạt động ổn định hơn, giúp cho nó thực hiện các phép tính toán nhanh hơn nhiều so với các máy tính cổ điển. Quantum annealing chỉ là một trong số các phương pháp tạo ra máy tính lượng tử và tuy có số lượng qubit lên tới hàng ngàn, liệu rằng nó có thực sự mạnh hơn so với các máy tính lượng tử được phát triển bởi Google và IBM với chỉ hơn 50 qubit? Ở phần tiếp theo chúng ta sẽ cùng tìm hiểu để làm rõ câu hỏi này, hãy đón đọc tại mục góc công nghệ thông tin. Nếu bạn thích thú với những nghiên cứu mới nhất về công nghệ và kỹ thuật, hãy tìm đọc tại mục Tin tức KHKT&CN.

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: http://imc.org.vn