Bitcoin tiến gần đến thời điểm ‘nền cộng hòa của các con số’ khi phần cứng lượng tử trưởng thành

Công nghệ lượng tử đang có bước đệm thử nghiệm ban đầu, nhưng những nút thắt kỹ thuật khiến các hệ thống thực tế quy mô lớn vẫn còn xa hàng thập kỷ.

Tóm tắt

• Sáu nền tảng lượng tử hàng đầu đang tiến từ các thử nghiệm trong phòng lab sang hệ thống tích hợp sơ khai, phản ánh thời kỳ transistor sơ khai trong điện toán cổ điển.
• Mở rộng quy mô lên hàng triệu qubits đòi hỏi các đột phá về vật liệu, chế tạo, dây dẫn, cryogenics và điều khiển tự động để kiểm soát tỷ lệ lỗi.
• Các nhà nghiên cứu dự kiến sẽ có một quỹ đạo phát triển kéo dài hàng thập kỷ, với mức độ sẵn sàng khác nhau tùy theo từng trường hợp sử dụng trong tính toán, mạng lưới, cảm biến và mô phỏng.

Công nghệ lượng tử đã bước vào giai đoạn phát triển trọng điểm tương tự như thời kỳ đầu của transistor, theo phân tích hợp tác của các nhà nghiên cứu từ nhiều tổ chức.

Các nhà khoa học từ Đại học Chicago, MIT, Stanford, Đại học Innsbruck và Đại học Công nghệ Delft đã đánh giá sáu nền tảng phần cứng lượng tử hàng đầu trong nghiên cứu, bao gồm qubits siêu dẫn, ion bị bắt giữ, nguyên tử trung tính, khuyết tật spin, quantum dots bán dẫn và qubits quang học.

Công nghệ lượng tử đang rời khỏi phòng lab

Báo cáo đã ghi nhận tiến bộ từ các thử nghiệm chứng minh ý tưởng đến các hệ thống sơ khai có tiềm năng ứng dụng trong tính toán, truyền thông, cảm biến và mô phỏng, theo các nhà nghiên cứu.

Các ứng dụng quy mô lớn như mô phỏng hóa học lượng tử phức tạp đòi hỏi hàng triệu qubits vật lý và tỷ lệ lỗi vượt xa khả năng hiện tại, các nhà khoa học cho biết trong phân tích.

Các thách thức kỹ thuật chính bao gồm khoa học vật liệu, chế tạo thiết bị để sản xuất hàng loạt, dây dẫn và truyền tín hiệu, quản lý nhiệt độ và điều khiển hệ thống tự động, theo báo cáo.

Các nhà nghiên cứu đã rút ra các so sánh với vấn đề “bạo lực của số lượng” những năm 1960 gặp phải trong điện toán sơ khai, nhấn mạnh sự cần thiết của chiến lược thiết kế hệ thống và kỹ thuật phối hợp.

Mức độ sẵn sàng công nghệ khác nhau giữa các nền tảng, trong đó qubits siêu dẫn cho thấy mức độ sẵn sàng cao nhất cho tính toán, nguyên tử trung tính cho mô phỏng, qubits quang học cho mạng lưới, và khuyết tật spin cho cảm biến, theo phân tích.

Các mức độ sẵn sàng hiện tại cho thấy các thử nghiệm hệ thống sơ khai chứ không phải công nghệ hoàn thiện hoàn toàn, các nhà nghiên cứu khẳng định. Tiến bộ có khả năng phản ánh quỹ đạo lịch sử của điện tử cổ điển, đòi hỏi hàng thập kỷ đổi mới từng bước và chia sẻ kiến thức khoa học trước khi các hệ thống quy mô thực tế có thể trở thành khả thi, theo nghiên cứu.