Microsoft mới đây vừa công bố Majorana 1 - mẫu chip mới được khẳng định giúp máy tính lượng tử tiên tiến sẽ sớm ra đời thực trong vài năm thay vì nhiều thập kỷ.

"Hãy tưởng tượng một chip nằm gọn trong lòng bàn tay bạn nhưng vẫn có khả năng giải quyết những vấn đề mà tất cả máy tính trên Trái Đất ngày nay cộng lại cũng không thể", CEO Microsoft Satya Nadella đăng trên X sau khi công ty ra mắt Majorana 1 ngày 19/2.

Gã khổng lồ phần mềm đã dành 17 năm để thực hiện một dự án nghiên cứu nhằm tạo ra vật liệu và kiến ​​trúc mới cho điện toán lượng tử, và  cho biết bộ xử lý Majorana 1, bộ xử lý lượng tử đầu tiên của Microsoft sẽ dựa trên kiến ​​trúc mới này.

Cốt lõi của máy tính lượng tử là qubit, một đơn vị thông tin trong điện toán lượng tử giống như bit nhị phân mà máy tính sử dụng ngày nay. Các công ty như IBM, Microsoft và Google đều đã cố gắng làm cho qubit đáng tin cậy như bit nhị phân trong nhiều năm nay vì chúng tinh tế và nhạy cảm hơn nhiều với nhiễu có thể tạo ra lỗi hoặc dẫn đến mất dữ liệu.

Majorana 1 có khả năng chứa 1 triệu qubit trên một con chip duy nhất không lớn hơn nhiều so với CPU bên trong máy tính để bàn và máy chủ. Microsoft không sử dụng electron để tính toán trong con chip mới này; họ sử dụng hạt Majorana mà nhà vật lý lý thuyết Ettore Majorana đã mô tả vào năm 1937. Microsoft đã đạt được cột mốc này bằng cách tạo ra thứ gọi là "vật dẫn topoconductor đầu tiên trên thế giới", một loại vật liệu mới không chỉ có thể quan sát mà còn có thể điều khiển các hạt Majorana để tạo ra các qubit đáng tin cậy hơn.

Bộ xử lý Majorana 1 của Microsoft có kích thước nhỏ gọn, có thể nằm gọn trong lòng bàn tay. (ảnh: Microsoft)

Nghiên cứu của Microsoft được công bố trên tạp chí Nature ngày 19/2, giải thích cách các nhà nghiên cứu của Hãng có thể tạo ra qubit topo. Microsoft đã giúp tạo ra một vật liệu mới làm từ indium arsenide và nhôm, với cấu trúc 8 qubit topo trên 1 con chip và sẽ dần có thể mở rộng lên 1 triệu qubit.

Một con chip đơn với một triệu qubit có thể thực hiện các mô phỏng chính xác hơn nhiều và giúp cải thiện sự hiểu biết về thế giới tự nhiên và mở ra những đột phá trong các lĩnh vực như y học và khoa học vật liệu thông qua kỳ vọng vào sự phát triển và sự xuất hiện của máy tính lượng tử. Và Microsoft tin rằng topoconductor (cấu trúc bán dẫn mới) của Hãng là bước đột phá lớn.

“Đội ngũ lãnh đạo của chúng tôi đã làm việc với chương trình này trong 17 năm qua. Đây là chương trình nghiên cứu lâu đời nhất của công ty”, Zulfi Alam, phó chủ tịch tập đoàn phụ trách về nghiên cứu lượng tử tại Microsoft giải thích. “Sau 17 năm, chúng tôi đang trình bày những kết quả không chỉ đáng kinh ngạc mà còn có thật. Chúng sẽ định nghĩa lại cơ bản cách thức diễn ra giai đoạn tiếp theo của hành trình lượng tử”.

Zulfi Alam đã làm việc với HoloLens và các kỹ thuật chế tạo để giúp Microsoft trong quá trình thúc đẩy điện toán lượng tử. Nhóm điện toán lượng tử của Microsoft bao gồm các nhà nghiên cứu, nhà khoa học và cộng sự kỹ thuật của Microsoft đã dành nhiều năm cho nỗ lực của công ty nhằm xây dựng một máy tính lượng tử có khả năng mở rộng dựa trên qubit topo.

Chip Majorana 1. (ảnh: Microsoft)

Chetan Nayak, kỹ sư kỹ thuật của Microsoft cho biết: "Chúng tôi đã lùi lại một bước và nói rằng ‘‘Được rồi, hãy phát minh ra bóng bán dẫn cho kỷ nguyên lượng tử. Nó cần có những đặc tính gì?’’ Và đó thực sự là cách chúng tôi đến được đây - đó là sự kết hợp đặc biệt, chất lượng và các chi tiết quan trọng trong loại vật liệu mới của chúng tôi đã tạo ra một loại qubit mới và cuối cùng là toàn bộ kiến ​​trúc của chúng tôi."

Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA – một cơ quan thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ, chịu trách nhiệm phát triển các công nghệ tiên tiến mới dùng cho quân đội) hiện đã chọn Microsoft là một trong hai công ty (gồm có Microsoft và PsiQuantum ) cho giai đoạn Xác nhận và Đồng thiết kế của chương trình Hệ thống chưa được khám phá cho máy tính lượng tử quy mô tiện ích (US2QC), một trong hai chương trình tạo nên Sáng kiến ​​đánh giá chuẩn lượng tử (QBI) lớn hơn của DARPA. Sáng kiến ​​Đánh giá lượng tử (QBI) của DARPA nhằm mục đích xác định liệu có thể xây dựng một máy tính lượng tử hữu ích trong công nghiệp nhanh hơn nhiều so với các dự đoán thông thường hay không.

“Một máy tính lượng tử với 1 triệu qubit không chỉ là một cột mốc mà còn là cánh cổng để giải quyết một số vấn đề khó khăn nhất trên thế giới”, Nayak nói. “Con đường của chúng tôi đến với máy tính lượng tử hữu ích rất rõ ràng. Công nghệ nền tảng đã được chứng minh và chúng tôi tin rằng kiến ​​trúc của mình có thể mở rộng. Thỏa thuận mới của chúng tôi với DARPA cho thấy cam kết tiến bộ không ngừng hướng tới mục tiêu của chúng tôi là xây dựng một cỗ máy có thể thúc đẩy khám phá khoa học và giải quyết các vấn đề quan trọng”.

Theo TVG