IBM đạt cột mốc quan trọng trong điện toán lượng tử: Kết nối thành công và làm lạnh hai mô-đun nhiệt độ thấp, đặt mục tiêu ra mắt máy tính lượng tử chịu lỗi đầu tiên trên thế giới vào năm 2029

Theo tin từ ứng dụng tài chính Zhihu, IBM (IBM.US) vào thứ Tư đã thông báo rằng công ty đã kết nối và làm lạnh thành công hai module nhiệt độ cực thấp về cùng một môi trường vận hành, đồng thời hoàn thành các bài kiểm tra ban đầu. Công ty cho biết, kiến trúc module này nhằm mở rộng thành một hệ thống chia sẻ siêu lạnh có thể kết nối hàng trăm chip lượng tử, là một bước quan trọng hướng tới việc ra mắt IBM Quantum Starling vào năm 2029. IBM dự kiến Quantum Starling sẽ trở thành chiếc máy tính lượng tử có khả năng tự sửa lỗi đầu tiên trên thế giới, tích hợp các tiến bộ về sửa lỗi, thiết kế bộ xử lý, giải mã và kỹ thuật hệ thống.

IBM cho biết, hai module đầu tiên đang vận hành có tổng chiều cao hơn 8 feet và chiều rộng hơn 8 feet. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy hai module này có thể cùng nhau được làm lạnh xuống 4 Kelvin (tương đương nhiệt độ heli lỏng) trong chưa đầy 5 ngày và nhanh chóng đạt được nhiệt độ cuối cùng dưới 15 milikelvin.

So với hệ thống lượng tử IBM hiện được sử dụng rộng rãi nhất, mỗi vỏ chân không của module cung cấp không gian dây nối nhiều hơn gấp 12 lần. IBM nhấn mạnh điều này hỗ trợ nhiều hơn các kết nối chip-to-chip bên trong và giữa các module, cung cấp nền tảng phần cứng cho tính toán lượng tử ở quy mô lớn hơn.

Kiến trúc mới cùng công nghệ kết nối L-coupler

Thiết kế hộp mới của IBM cho phép các module được xếp gần nhau và tận dụng không gian dây nối lớn hơn, trực tiếp kết nối bộ xử lý lượng tử thông qua công nghệ “L-coupler” của IBM. L-coupler được sử dụng để kết nối các chip lượng tử khác nhau, giúp chúng chia sẻ thông tin, liên lạc với nhau, và vận hành hợp tác như một phần của máy tính lượng tử quy mô lớn hơn.

Theo lộ trình lượng tử của IBM, công ty đặt mục tiêu đến năm 2027 sẽ sử dụng L-coupler để kết nối nhiều bộ xử lý thành một máy tính lượng tử lớn hơn với ít nhất 1.000 bit lượng tử có thể lập trình. Bit lượng tử có thể lập trình nghĩa là các bit lượng tử có thể được sử dụng trực tiếp để thực hiện các phép tính. Để đạt mục tiêu này, IBM dự định lắp đặt bộ xử lý IBM Quantum Nighthawk vào module nhiệt độ thấp vào cuối năm nay nhằm mở rộng kiểm thử khả năng vận hành. Đến khi Quantum Starling được bàn giao, IBM đặt mục tiêu mỗi module nhiệt độ thấp sẽ chứa hàng nghìn bit lượng tử.

Năm ngoái, IBM đã công bố kế hoạch Starling và giới thiệu mã sửa lỗi mới, giúp giảm đáng kể các nguồn lực vật lý cần thiết để đạt khả năng tự sửa lỗi. Kể từ đó, công ty trình diễn các thành phần phần cứng cốt lõi và đạt được đột phá về giải mã sửa lỗi hiệu quả.

Viện trưởng Viện nghiên cứu IBM, IBM Fellow Jay Gambetta cho biết: “Việc đưa máy tính lượng tử có khả năng tự sửa lỗi đến với mọi ngành nghề phụ thuộc vào nhiều đột phá căn bản. Kết nối thành công và vận hành các module nhiệt độ thấp này đánh dấu bước tiến quan trọng theo hướng đó, đồng thời sẽ cùng với những đổi mới liên tục về phần cứng, phần mềm và thuật toán lượng tử thúc đẩy tiến độ của chúng tôi.”

IBM cũng cho biết, các module nhiệt độ thấp có khả năng mở rộng mới được kỳ vọng sẽ tăng tốc độ đổi mới. Ví dụ, ba thành phần then chốt của môi trường IBM Quantum System Two đã được tích hợp vào kiến trúc mới này, nhưng thiết kế mới cho phép từng phần được kiểm thử độc lập, cải tiến và tăng tốc độ lặp lại.

Về thị trường, giá cổ phiếu IBM đã tăng khoảng 2% vào thứ Tư. Công ty cho rằng việc bàn giao module lượng tử nhiệt độ thấp lần này tiếp tục chứng minh rằng họ đang tiến triển đúng theo lộ trình lượng tử và đã giải quyết được một trở ngại quan trọng nữa để thúc đẩy tiến tới máy tính lượng tử có khả năng tự sửa lỗi.