Gửi bình luận
Bộ xử lý Willow của Google hoàn thành các tác vụ thống kê vượt ngoài tầm với của siêu máy tính nhanh nhất thế giới.
Hôm 11.12, Google đã giới thiệu chip điện toán lượng tử mới mà hãng cho biết là đột phá có thể đưa điện toán lượng tử thực tiễn đến gần hơn với hiện thực.
Theo Hartmut Neven - nhà sáng lập Google Quantum AI, một chip tùy chỉnh mang tên Willow thực hiện các nhiệm vụ chỉ vài phút mà các siêu máy tính hàng đầu thế giới cần tới 10 triệu tỉ năm để hoàn thành.
“Khi viết ra, đó là số 1 với 25 số không. Một con số khó tin”, Hartmut Neven nói trong buổi họp báo.
Quantum AI là bộ phận nghiên cứu và phát triển của Google, tập trung vào công nghệ máy tính lượng tử. Đơn vị này được thành lập để khám phá tiềm năng của máy tính lượng tử trong việc giải quyết các vấn đề mà máy tính truyền thống không thể xử lý hiệu quả.
Đội ngũ của Hartmut Neven gồm khoảng 300 người tại Google đang thực hiện sứ mệnh xây dựng máy tính lượng tử có khả năng xử lý các vấn đề không thể giải quyết được bằng các phương pháp thông thường, chẳng hạn năng lượng nhiệt hạch an toàn và chống lại biến đổi khí hậu.
“Chúng tôi coi Willow là bước quan trọng trong hành trình xây dựng một máy tính lượng tử hữu ích với các ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực như khám phá thuốc, năng lượng nhiệt hạch, thiết kế pin và hơn thế nữa”, Sundar Pichai (Giám đốc điều hành Google) cho biết trên X.
Dù máy tính lượng tử có thể giải quyết các thách thức này vẫn còn nhiều năm nữa mới thành hiện thực, Willow đánh dấu bước tiến lớn theo hướng đó, theo Hartmut Neven và các thành viên trong đội ngũ của ông.
Tuy vẫn đang trong giai đoạn đầu, các nhà khoa học tin rằng máy tính lượng tử siêu nhanh cuối cùng sẽ có thể thúc đẩy sự đổi mới ở nhiều lĩnh vực.
Nghiên cứu lượng tử được coi là lĩnh vực quan trọng mà cả Mỹ và Trung Quốc đều đã đầu tư mạnh. Mỹ còn áp đặt các hạn với việc xuất khẩu công nghệ nhạy cảm này.
Olivier Ezratty, chuyên gia độc lập về công nghệ lượng tử, nói hồi tháng 10 rằng tổng đầu tư của khu vực công và tư nhân vào lĩnh vực này lên tới khoảng 20 tỉ USD trên toàn thế giới trong 5 năm qua.
Máy tính thông thường hoạt động theo kiểu nhị phân: Chúng thực hiện các tác vụ bằng các đoạn dữ liệu nhỏ, vốn chỉ tồn tại ở trạng thái 1 hoặc 0. Thế nhưng, các đoạn dữ liệu trên máy tính lượng tử, được gọi là qubit, có thể ở trạng thái 1 và 0 cùng lúc, cho phép chúng xử lý số lượng lớn kết quả tiềm năng cùng lúc.
Điều quan trọng là chip của Google cho thấy khả năng giảm lỗi tính toán theo cấp số nhân khi mở rộng quy mô - một kỳ tích mà các nhà nghiên cứu không làm được gần 30 năm.
Bước đột phá trong sửa lỗi, được công bố trên tạp chí khoa học hàng đầu Nature, cho thấy việc thêm nhiều qubit vào hệ thống thực sự làm giảm lỗi thay vì làm tăng lỗi - một yêu cầu cơ bản để xây dựng máy tính lượng tử thực tiễn.
Sửa lỗi là “đích đến cuối cùng” trong máy tính lượng tử và Google đang “tự tin tiến triển” trên con đường đó, theo Julian Kelly, Giám đốc phần cứng lượng tử của Google.
Google dùng siêu máy tính Eos của Nvidia để thiết kế bộ xử lý điện toán lượng tử
Google Quantum AI sẽ sử dụng siêu máy tính Eos của Nvidia để tăng tốc thiết kế các thành phần lượng tử.
Nvidia, hãng chip trí tuệ nhân tạo (AI) số 1 thế giới, đang hợp tác với Google để theo đuổi một công nghệ khác từng bị xếp vào khoa học viễn tưởng là điện toán lượng tử.
Bộ phận Quantum AI của Google sẽ sử dụng siêu máy tính Eos của Nvidia để tăng tốc thiết kế các thành phần lượng tử, theo tuyên bố từ hai công ty giữa tháng 11. Ý tưởng là mô phỏng vật lý cần thiết để bộ xử lý lượng tử hoạt động, giúp chúng vượt qua những hạn chế hiện tại.
Lĩnh vực điện toán này hướng đến mục tiêu sử dụng cơ học lượng tử để tạo ra những cỗ máy nhanh hơn nhiều so với công nghệ dựa trên chất bán dẫn hiện nay. Tuy nhiên, đây vẫn là giai đoạn đầu. Dù nhiều công ty đã tuyên bố đạt được bước đột phá với điện toán lượng tử, nhưng có thể phải mất hàng thập kỷ để các dự án thương mại quy mô lớn sẵn sàng nếu chúng trở thành hiện thực.
Nvidia tin rằng công nghệ của mình sẽ giúp Google giải quyết một vấn đề hóc búa. Khi bộ xử lý lượng tử trở nên mạnh mẽ hơn, việc phân biệt giữa thông tin thực tế và nhiễu trở nên khó khăn hơn.
Guifre Vidal, nhà khoa học nghiên cứu tại Google Quantum AI, cho biết: "Việc phát triển máy tính lượng tử hữu ích về mặt thương mại chỉ khả thi nếu chúng ta có thể mở rộng quy mô phần cứng lượng tử trong khi vẫn kiểm soát được nhiễu. Sử dụng điện toán tăng tốc Nvidia, chúng tôi đang khám phá những tác động của nhiễu với các thiết kế chip lượng tử ngày càng lớn hơn".
Để giúp thực hiện điều này, Nvidia đang cung cấp một máy tính khổng lồ được trang bị các chip tăng tốc AI của hãng. Nó sẽ mô phỏng cách các thành phần hệ thống lượng tử sẽ tương tác với môi trường của chúng. Ví dụ, nhiều chip lượng tử phải được làm mát đến nhiệt độ cực thấp để chúng có thể hoạt động.
Những tính toán như vậy trước đây cực kỳ tốn kém và mất nhiều thời gian. Nvidia cho biết hệ thống của họ sẽ cung cấp kết quả trong vài phút mà trước đây phải mất một tuần, với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ.
Nỗ lực của Google là một trong số nhiều thông báo mà Nvidia đưa ra tại SC24 (Hội nghị Quốc tế về Điện toán Hiệu suất cao, Mạng, Lưu trữ và Phân tích), được tổ chức vào tuần này tại thành phố Atlanta, bang Georgia (Mỹ).
Điện toán lượng tử là lĩnh vực công nghệ máy tính sử dụng các nguyên lý của cơ học lượng tử để xử lý thông tin. Thay vì sử dụng bit cổ điển trong máy tính truyền thống (chỉ có hai trạng thái là 0 và 1), máy tính lượng tử sử dụng qubit (bit lượng tử), cho phép lưu trữ và xử lý nhiều trạng thái cùng lúc nhờ các hiện tượng đặc trưng của cơ học lượng tử, bao gồm:
Chồng chập (superposition)
Một qubit có thể tồn tại ở cả trạng thái 0 và 1 đồng thời, thay vì chỉ một trạng thái như bit truyền thống. Điều này cho phép máy tính lượng tử thực hiện nhiều phép tính cùng lúc.
Rối lượng tử (entanglement)
Hai hoặc nhiều qubit có thể được "rối" với nhau, nghĩa là trạng thái của một qubit sẽ phụ thuộc vào trạng thái của qubit kia, bất kể khoảng cách giữa chúng. Hiện tượng này có thể tăng khả năng xử lý thông tin một cách vượt trội.
Sự can thiệp lượng tử (quantum interference)
Điện toán lượng tử sử dụng sự can thiệp này để tăng cường xác suất của các kết quả chính xác và giảm xác suất của các kết quả sai lệch.
Ứng dụng tiềm năng của điện toán lượng tử
Dù còn trong giai đoạn phát triển, điện toán lượng tử hứa hẹn mang lại bước đột phá trong nhiều lĩnh vực:
Mô phỏng vật liệu và phân tử: Hỗ trợ phát triển dược phẩm, hóa chất và vật liệu mới.
Tối ưu hóa: Giải quyết các bài toán phức tạp về hậu cần, tài chính và quản lý chuỗi cung ứng.
Mật mã học: Cả việc phá vỡ các hệ thống mã hóa hiện tại lẫn tạo ra các hệ thống mã hóa an toàn hơn.
Trí tuệ nhân tạo: Tăng tốc đào tạo các mô hình AI và xử lý dữ liệu lớn.
Thách thức
Nhiễu và lỗi: Các qubit rất nhạy cảm với môi trường, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu dẫn đến kết quả sai.
Quy mô: Hiện tại, việc tạo ra các hệ thống lượng tử lớn, đáng tin cậy và ổn định vẫn là thách thức lớn.
Chi phí: Điện toán lượng tử yêu cầu các hệ thống làm lạnh đặc biệt và điều kiện môi trường nghiêm ngặt, dẫn đến chi phí rất cao.
Dù còn nhiều hạn chế, điện toán lượng tử được kỳ vọng sẽ cách mạng hóa công nghệ trong tương lai.
