Amazon Web Services ra mắt chip điện toán lượng tử Ocelot

Venture Beat. Ngày 27 tháng 2, 2025. Lê Quang Văn dịch và thực hiện phần kỹ thuật số.

Fernando Brandão và Oskar Painter của AWS cho biết trong một bài đăng trên blog rằng cặp vi mạch silicon tạo nên chip nhớ logic qubit Ocelot đại diện cho chip lượng tử thế hệ đầu tiên của công ty và nó có thể giảm chi phí thực hiện sửa lỗi lượng tử lên đến 90%.

Ocelot đại diện cho nỗ lực tiên phong của Amazon Web Services trong việc phát triển, từ đầu, triển khai phần cứng sửa lỗi lượng tử vừa tiết kiệm tài nguyên vừa có thể mở rộng. Dựa trên các mạch lượng tử siêu dẫn, Ocelot đạt được những tiến bộ kỹ thuật lớn sau đây.

Đây là lần đầu tiên nhận ra kiến trúc có thể mở rộng để sửa lỗi bosonic, vượt qua các phương pháp qubit truyền thống để giảm chi phí sửa lỗi.

Đây là lần triển khai đầu tiên của cổng thiên vị nhiễu - một chìa khóa để mở khóa hiệu quả phần cứng sửa lỗi cần thiết để xây dựng các máy tính lượng tử có thể mở rộng, khả thi về mặt thương mại

Nó cung cấp hiệu suất nhanh cho các qubit siêu dẫn, với thời gian lật bit gần một giây song song với thời gian lật pha là 20 micro giây.

Chúng tôi tin rằng việc mở rộng quy mô Ocelot thành một máy tính lượng tử chính thức có khả năng biến đổi tác động xã hội sẽ đòi hỏi ít nhất một phần mười số tài nguyên so với các phương pháp tiếp cận thông thường, giúp đưa thời đại của điện toán lượng tử thực tế đến gần hơn.

Khoảng cách hiệu suất lượng tử

Máy tính lượng tử hứa hẹn sẽ thực hiện một số tính toán nhanh hơn nhiều - thậm chí nhanh hơn theo cấp số nhân - so với máy tính cổ điển. Điều này có nghĩa là với máy tính lượng tử chúng ta có thể giải quyết một số vấn đề nằm ngoài tầm với của máy tính cổ điển.

Các ứng dụng thực tế được dự đoán của máy tính lượng tử đòi hỏi các thuật toán lượng tử phức tạp với hàng tỷ cổng lượng tử - các hoạt động cơ bản của máy tính lượng tử. Nhưng độ nhạy cực cao của máy tính lượng tử hiện tại đối với nhiễu môi trường có nghĩa là phần cứng lượng tử tốt nhất hiện nay chỉ có thể chạy khoảng một nghìn cổng mà không bị lỗi. Làm thế nào để chúng ta thu hẹp khoảng cách này?

Hiệu chỉnh lỗi lượng tử là chìa khóa cho điện toán lượng tử đáng tin cậy. Hiệu chỉnh lỗi lượng tử, lần đầu tiên được đề xuất về mặt lý thuyết vào những năm 1990, cung cấp một giải pháp. Bằng cách mã hóa thông tin dự phòng trong các qubit logic, với thông tin của chúng được chia sẻ trên nhiều qubit vật lý, người ta có thể bảo vệ thông tin trong máy tính lượng tử khỏi nhiễu. Không chỉ vậy, các lỗi có thể được phát hiện và sửa chữa theo cách tương tự như các phương pháp sửa lỗi cổ điển được sử dụng trong lưu trữ và giao tiếp kỹ thuật số.

Các thí nghiệm gần đây đã chứng minh sự tiến bộ đầy hứa hẹn, nhưng các qubit logic tốt nhất hiện nay, dựa trên các qubit siêu dẫn hoặc nguyên tử, vẫn thể hiện tỷ lệ lỗi lớn hơn một tỷ lần so với tỷ lệ lỗi cần thiết cho các thuật toán lượng tử đã biết có tiện ích thực tế và lợi thế lượng tử.

Thách thức của qubit trên cao

Mặc dù sửa lỗi lượng tử cung cấp một con đường để thu hẹp khoảng cách khổng lồ giữa tỷ lệ lỗi ngày nay và tỷ lệ cần thiết cho tính toán lượng tử thực tế, nhưng nó đi kèm với chi phí tài nguyên. AWS cho biết, việc giảm tỷ lệ lỗi log-qubit đòi hỏi phải mở rộng quy mô dự phòng về số lượng qubit vật lý trên mỗi qubit logic.

Các phương pháp sửa lỗi lượng tử truyền thống, như những phương pháp sử dụng mã sửa lỗi bề mặt, hiện yêu cầu hàng nghìn qubit vật lý trên mỗi qubit logic để đạt được tỷ lệ lỗi mong muốn. Điều đó có nghĩa là một máy tính lượng tử có liên quan đến thương mại sẽ yêu cầu hàng triệu qubit vật lý - nhiều bậc lớn hơn số lượng qubit của phần cứng hiện tại.

Một lý do cơ bản cho chi phí cao này là các hệ thống lượng tử gặp phải hai loại lỗi: lỗi lật bit (cũng có trong các bit cổ điển) và lỗi lật pha (duy nhất đối với qubit). Trong khi các bit cổ điển chỉ yêu cầu hiệu chỉnh lật bit, qubit yêu cầu một lớp dự phòng bổ sung để xử lý cả hai loại lỗi.

Episode 4249 - Feb 27 - AWS ra mắt chip điện toán lượng tử Ocelot - Vina Technology at AI time

Vina Technology at AI time - Công nghệ Việt Nam thời AI

Episode 4249 - Feb 27 - AWS ra mắt chip điện toán lượng tử Ocelot - Vina Technology at AI time