Bài test tiết lộ thời điểm máy tính lượng tử có thể vượt qua cả siêu máy tính

Khi các hệ thống máy tính lượng tử đang ngày càng tiến gần đến khả năng giải quyết những bài toán thực sự hữu ích, việc xây dựng một thước đo chung, minh bạch và dễ so sánh giữa các nền tảng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết.

Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Jülich (Đức) đã giới thiệu một chuẩn benchmark mới, nhằm đo lường hiệu suất hoạt động của các bộ xử lý lượng tử (QPU). Đây được xem là một bước tiến quan trọng, giúp xác định thời điểm các hệ thống lượng tử thực sự vượt qua giới hạn của những siêu máy tính hiện tại.

Trong nghiên cứu này, nhóm đã đánh giá 19 bộ xử lý lượng tử đến từ 5 hãng lớn: IBM, Quantinuum, IonQ, Rigetti và IQM. Các QPU được kiểm tra dựa trên hai tiêu chí chính:

• Độ rộng (số lượng qubit mà hệ thống có thể xử lý)
• Độ sâu (mức độ phức tạp và thời gian thực thi của mạch lượng tử, được đo bằng số lớp gate 2-qubit).

Kết quả cho thấy, IBM dẫn đầu về độ sâu, trong khi Quantinuum nổi bật về độ rộng, với con chip H2-1 vượt qua bài test ở mức 56 qubit – một cột mốc mà ngay cả các siêu máy tính hiện tại cũng không thể mô phỏng chính xác.

Bài kiểm tra trọng tâm trong chuẩn benchmark này là MaxCut, một bài toán tối ưu tổ hợp nổi tiếng trong ngành khoa học máy tính. MaxCut có thể linh hoạt điều chỉnh độ khó bằng cách tăng kích thước đồ thị. Trong quá trình kiểm tra, nếu một QPU bắt đầu cho ra các kết quả ngẫu nhiên, mất đi thông tin lượng tử có ý nghĩa, thì sẽ bị xem là “thất bại”.

Trong các thử nghiệm cụ thể:

• Chip Fez của IBM đạt thành tích ấn tượng, duy trì được thông tin lượng tử đến gần lớp thứ 300 trong bài toán 100 qubit với gần 1 triệu cổng 2-qubit – đứng đầu về độ sâu.
• Ngược lại, Ankaa-2 của Rigetti có hiệu suất thấp nhất trong các thiết bị được đánh giá.

Điểm nổi bật của chuẩn benchmark này là khả năng tương thích cao và dễ triển khai. Nó có thể áp dụng cho nhiều nền tảng lượng tử khác nhau, không bị lệ thuộc vào công nghệ cụ thể. Chuẩn này sử dụng thuật toán LR-QAOA (Linear Ramp Quantum Approximate Optimization Algorithm), giúp đảm bảo rằng kết quả đo được là thực chất, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu.

Một phát hiện đáng chú ý là từ con chip Quantinuum H2-1, khi nó vẫn cho ra kết quả hợp lệ ở quy mô 56 qubit với hơn 4.600 cổng 2-qubit – vượt ngoài khả năng mô phỏng của siêu máy tính hiện tại. Đây có thể xem là tín hiệu ban đầu cho thấy ưu thế lượng tử (quantum advantage) đang dần hình thành, ít nhất là trong một số bài toán cụ thể.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng chuẩn benchmark mới chưa hoàn hảo. Việc sử dụng lịch trình tham số cố định, thay vì điều chỉnh linh hoạt trong quá trình chạy, có thể giới hạn tiềm năng tối ưu hóa của QPU. Vì vậy, họ khuyến nghị rằng chuẩn benchmark này nên được sử dụng song song với các phương pháp đánh giá khác. Và cuối cùng, chuẩn nào rõ ràng, thực tiễn và hữu ích nhất sẽ là chuẩn được chấp nhận lâu dài.

Bài viết liên quan:

• Người dùng Windows 10 ồ ạt ‘di cư’ sang Windows 11
• Dell ra mắt laptop 14 Plus 2in1 mới: pin 19h, cấu hình mạnh, giá tốt
• Đánh giá ASUS ROG Flow Z13: Laptop Tablet mạnh nhất thế giới!