Úc có phát kiến đột phá giúp thu nhỏ các máy tính lượng tử

Các nhà nghiên cứu Úc đã phát minh ra một loại qubit mới được gọi là ‘khối xây dựng của máy tính lượng tử’. Họ cho rằng phát minh này thực sự có khả năng cho ra đời một thế hệ máy vượt trội so với những gì chúng ta đang có.
Theo Sciencealert, máy tính lượng tử tốn rất nhiều diện tích để thiết lập, tuy nhiên, bên cạnh đó cũng tồn tại một số cách khác tiết kiệm không gian hơn nhưng lại cực kì phức tạp.
Để giữ các hạt đủ lâu trong quá trình phân tích, các nhà khoa học sử dụng các công cụ xử lý nguyên tử chuẩn xác như bẫy ion và nhíp quang. Hoặc sử dụng mạch được làm bằng vật liệu siêu dẫn để phát hiện sự chồng chất lượng tử trong các dòng điện.
Những loại hệ thống này có lợi thế dựa trên những nền tảng về trang bị – kĩ thuật có sẵn, làm cho chúng cực kì dễ xây dựng và lắp ráp.
Nhờ thông tin mã hóa trong cả hạt nhân và electron của nguyên tử, qubit silicon mới được gọi là ‘qubit flip-flop’, có thể được điều khiển bởi các tín hiệu điện thay vì các tín hiệu từ. Điều đó có nghĩa, nó có thể duy trì sự ràng buộc lượng tử trên một khoảng cách lớn hơn bao giờ hết, làm cho giá thành rẻ hơn và dễ dàng trong khâu chế tạo.

Video: “Qubit flip-flop: một kết cấu tính toán lượng tử hoàn toàn mới.” (Nguồn: Youtube)
“Nếu chúng ở quá gần, hoặc quá xa, sự ràng buộc giữa những mảnh lượng tử – thứ tạo nên điều đặc biệt cho máy tính lượng tử – sẽ không xảy ra”. Nhà nghiên cứu Guilherme Tosi – người đã phát minh ra qubit mới cho biết.
Qubit flip-flop sẽ nằm ở một vị trí ‘êm ái’ ở giữa hai cực, cung cấp sự ràng buộc lượng tử trong suốt hàng trăm na-nô mét. Nói một cách khác, đây chính là điểm mà chúng ta đang chờ đợi để biến máy tính lượng tử silicon thành hiện thực.
Hiện thiết kế này vẫn còn nằm trên giấy, tuy nhiên theo ông Andrea Morello – người đứng đầu dự án, thì quá trình phát triển có tầm quan trọng tương tự như dự án năm 1998, đã được đăng tải trên tờ báo Nature bởi Bruce Kane –  dự án trong quá khứ đã khuấy động phong trào điện toán lượng tử.
Hai nhà khoa học Guilherme Tosi (trái) và Andrea Morello (phải). (Ảnh: Quentin Jones, 24/07/2017)
“Như tờ báo của Kane, đây chỉ là một giả thuyết, một lời đề nghị – qubit chưa được xây dựng.” Ông Morello đã nói. “Dữ liệu thực nghiệm sơ bộ của chúng tôi cho thấy nó hoàn toàn khả thi và chúng tôi sẽ chứng minh nó. Tôi nghĩ thứ này cũng sẽ có một tầm xa giống như bài báo của Kane.”
Qubit flip-flop hoạt động dựa trên những thông tin mã hóa từ cả hai phía electron cùng hạt nhân nguyên tử phốt pho, được cấy bên trong một con chip silicon và kết nối với các mạch điện. Sau đó sẽ được đưa vào làm lạnh tới gần cực âm rồi ngâm trong một dung dịch từ tính.
Giá trị của các qubit được xác định bởi một tổ hợp nhị phân gọi là ‘xoay’ – nếu giá trị ‘xoay’ của một electron tăng lên trong khi của hạt nhân giảm xuống, thì qubit sẽ có giá trị là 1. Đảo ngược lại, nó sẽ là 0. Điều này để lại sự chồng chéo trong trạng thái ‘xoay’, được sử dụng trong các phép tính lượng tử.
Trong flip-flop, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc điều khiển qubit khi sử dụng điện trường thay vì các tín hiệu từ. Thành công này làm cho khâu kết nối với mạch điện được diễn ra dễ dàng, và quan trọng hơn, những qubits đã có thể liên thông trên một khoảng cách xa hơn trước.
“Để vận hành qubit, chúng ta sẽ cần kéo electron xa khỏi các nguyên từ một chút bằng cách sử dụng điện cực phía trên. Cách này cũng giúp chúng ta tạo ra một lưỡng cực điện.” Ông Tosi nói.
“Đây là điểm quan trọng,” Ông Morello nói thêm. “Các lưỡng cực điện này tương tác với nhau trên những khoảng cách lớn hơn, một phần nhỏ của một micron, hoặc 1,000 na-nô mét.”
“Điều này có nghĩa là giờ đây, chúng ta đã có thể đặt các qubit nguyên tử đơn cách xa nhau hơn rất nhiều so với những suy luận trước đây. Vì vậy, có rất nhiều không gian xen kẽ các thành phần quan trọng như các kết nối, kiểm soát điện cực và thiết bị đọc, trong khi vẫn giữ bản chất nguyên tử của lượng tử.”
“Chế tạo nó dễ hơn là các thiết bị nguyên tử, bên cạnh đó nó cũng cho phép chúng ta đặt hàng triệu qubit trên một mi li mét vuông.”
Ý nghĩa của flip-flop qubit mang lại là sự cân bằng, đóng góp cho quá trình tạo ra những chiếc máy tính lượng tử nhỏ gọn hơn trong tương lai.
“Nó là một thiết kế tuyệt vời, như những khái niệm đột phá khác – thật thú vị khi chưa một ai từng nghĩ về nó” Ông Morello nói.
Hoài Anh

TIN LIÊN QUAN

Nếu được dùng làm RAM, bộ nhớ đổi pha PCM sẽ có tốc độ nhanh hơn gấp ngàn lần

Bộ nhớ đổi pha (Phase Change Memory - PCM) là công nghệ bộ nhớ không khả biến (non-volatile) hứa hẹn sẽ được ứng dụng trên thế hệ ổ cứng SSD tiếp theo.

Mỹ tạo ra vi khuẩn chuyển hóa năng lượng mặt trời tốt hơn quang hợp tự nhiên

Trong nỗ lực nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời, một nhà nghiên cứu tại Đại học California, Berkeley đã tạo ra vi khuẩn cyborg cho hiệu quả vượt trội nhiều lần so với quang hợp tự nhiên. Những vi khuẩn này được huấn luyện để phát triển

Phát hiện một dạng ánh sáng mới

Các nhà khoa học từ Đại học Imperial đã phát hiện rằng ánh sáng có thể tồn tại ở một hình thức mà chưa từng được biết đến, đó là dạng kết hợp với một electron đơn.

Bộ nhớ lượng tử quang có thể lập trình đầu tiên được ra mắt

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Paderborn và Đại học Ulm ở Đức đã hợp tác để phát triển bộ nhớ lượng tử quang có thể lập trình lần đầu tiên.

Vệ tinh của Trung Quốc phát hiện ra các tín hiệu bí ẩn trong vũ trụ

Phát hiện mới này được kỳ vọng sẽ giúp các nhà khoa học tiến gần hơn tới việc khám phá ra ánh sáng trong vật chất tối vô hình trong vũ trụ bao la.

Bão mặt trời là gì?

Bão mặt trời hay gió mặt trời là một luồng hạt điện tích giải phóng từ vùng thượng quyển của các ngôi sao. Khi gió này được phát ra từ những ngôi sao khác với mặt trời của chúng ta thì nó còn được gọi là gió sao.

Kì lạ loại cỏ ‘yoga’ tự héo để chịu khô hạn nhiều ngày tháng và tươi tốt trở lại khi có mưa

Một loại cỏ héo khô khi trời hạn hán và nhanh chóng xanh tốt trở lại khi mưa xuống thu hút sự chú ý của các nhà khoa học Loại cỏ này được tìm thấy ở Úc, khác với xương rồng chúng vẫn có đầy đủ thân và lá lớn. Khi hạn hán, chúng khô ...

THỦ THUẬT HAY

Mách bạn bí quyết làm việc hiệu quả trên Outlook

Với việc cung cấp nhiều tính năng hấp dẫn, Outlook đã được nhiều người dùng lựa chọn so với những nền tảng email khác. Bài viết này sẽ cung cấp một số mẹo và thủ thuật hữu ích để bạn có thể sử dụng Outlook một cách

Hướng dẫn khắc phục các lỗi cơ bản trên iOS

Hệ điều hành iOS 10 đã được Apple cho ra mắt cách đây vài tháng, tuy đã trải qua khá nhiều bản cập nhật nhưng chắc chắn sẽ tồn tại nhiều lỗi và lỗ hổng nhỏ mà Apple chưa thể xử lý hết.

7 cách làm, tùy chỉnh trong bài sẽ giúp Windows 10 của bạn "nhanh như gió"

Bạn muốn tăng tốc Windows 10, cải thiện tốc độ Windows 10 hay tăng tốc khởi động Windows 10? Mọi cách tăng tốc Windows 10 đều có trong bài viết này, bạn hãy đọc và áp dụng để máy tính Windows 10 chạy nhanh hơn nhé!

8 thủ thuật Google Play có thể bạn chưa biết

Trong quá trình 'lượn lờ' trên Google Play bạn gặp những ứng dụng, game mình thích thì tốt nhất hãy lưu vào danh sách yêu thích để thuận tiện sử dụng mỗi khi cần thiết bằng cách: Nhấn vào biểu tượng Thêm vào danh sách

10 điều bạn phải nhớ trước khi muốn sửa chữa hay nâng cấp máy tính

Chắc chắn nhiều bạn đã từng nhiều lần sửa chữa hay nâng cấp máy tính của mình rồi, có thể gặp nhiều sai lầm dẫn đến kết quả là máy tính không thể hoạt động được. Vậy nên, hôm nay mình chia sẻ cho các bạn 10 điều phải

ĐÁNH GIÁ NHANH

Đánh giá thiết bị tìm đồ TrackR bravo: Thời trang và nhạy đến từng centimet

TrackR bravo thật sự là một thiết bị vô cùng lý tưởng giúp bạn tìm vật thất lạc một cách nhanh chóng nhờ kết nối cực nhạy của mình.

So sánh Galaxy S8+ hay iPhone 7 Plus

Galaxy S8+ là mẫu smartphone cỡ lớn năm nay của Samsung, sở hữu thiết kế mới tinh tế nhất, các thông số kỹ thuật tiên tiến nhất. Trong khi đó, iPhone 7 Plus lại là chiếc iPhone có màn hình lớn, được ra mắt cách đây 1

Đánh giá Honor Play: Lựa chọn không thể bỏ qua với những tín đồ của Gaming Mobile

Tuy là mẫu điện thoại được chú trọng vào hiệu suất chơi game, nhưng không vì thế mà những phần khác của Honor Play bị bỏ quên, trái lại còn được chăm chút khá tốt. Màn hình và thiết kế là một ví dụ, máy sở hữu màn hình