Chìa khóa cho cuộc cách mạng điện toán lượng tử

Đây không phải là lần đầu tiên chuyện này xảy ra.

Thomas J Watson của IBM (sau này tên ông dùng để để đặt cho chương trình phần mềm trí tuệ nhân tạo Watson) đã nói “Thế giới có thể chỉ có 05 máy tính”, vào năm 1943. Đó có thể là vì, vào thời điểm đó, một máy tính chiếm diện tích toàn bộ một căn phòng.

Nhưng, vào năm 1971, thay đổi đã diễn ra với sự phát triển của các bộ vi xử lý đầu tiên trên thế giới. Tiếp đến năm 1975, và sự ra đời của MITS Altair 8800 đã mở ra kỷ nguyên máy tính cá nhân. Nó cũng truyền cảm hứng cho một chàng trai trẻ tuổi Bill Gates, người đã làm việc như một kỹ sư phần mềm cho MITS, để sau đó thành lập công tỷ khởi nghiệp nhỏ Microsoft.

Chúng ta đã trải qua vài thập kỷ từ khi những người phản đối cho rằng máy tính cổ điển sẽ không bao giờ bắt kịp, và chúng ta có nhiều sức mạnh xử lý thô hơn trong điện thoại so với tất cả các siêu máy tính chạy chương trình vũ trụ Apollo kết hợp.

Điện toán lượng tử, cho đến nay, cũng đi theo một quỹ đạo tương tự.

Hiện tại, IBM, Google, Microsoft, Rigetti và một số công ty khác có hệ thống tính toán lượng tử giống như các siêu máy tính cỡ cũ của thế kỷ trước. Chúng rất lớn, chúng đòi hỏi sức mạnh rất lớn, và chúng chỉ khả thi trong môi trường phòng thí nghiệm.

Và không thiếu các nhà nghiên cứu, nhà báo công nghệ và các chuyên gia, những người sẽ nói với bạn rằng máy tính lượng tử sẽ không bao giờ là thiết bị điện tử khả thi cho người tiêu dùng. Nếu bạn lắng nghe những người này, bạn có thể nghĩ rằng chỉ có một thị trường trên toàn thế giới với năm hệ thống khổng lồ này.

Nhưng, giống như phát minh của bộ vi xử lý, các nhà khoa học trong lĩnh vực điện toán lượng tử có thể đã tìm thấy thời điểm phát minh của họ trong nghiên cứu vật lý được xuất bản gần đây được thực hiện bởi một nhóm các nhà khoa học quốc tế.

Trong một bài báo có tiêu đề “Sử dụng máy học để khám phá khoa học trong các thí nghiệm trực quan hóa lượng tử điện tử”, nhóm nghiên cứu khám phá một giả thuyết 20 năm có thể dẫn đến việc tạo ra chất siêu dẫn nhiệt độ phòng.

Các nhà nghiên cứu, những người đến từ các viện nghiên cứu uy tín như Cornell, Harvard, Đại học Paris-Sud, Stanford, Đại học Tokyo và các trung tâm học thuật khác, đã xác định tại sao các chất siêu dẫn chỉ dẫn điện ở nhiệt độ cực thấp.

Có một vấn đề vật lý với chất siêu dẫn được gọi là "cuprates" mà không ai có thể tìm ra được. Về cơ bản nó nói rằng khi nhiệt độ của cuprate giảm xuống đến mức nó có thể tiến hành, nó đi vào trạng thái bí ẩn gọi là “psuedogap” trong đó các nhà nghiên cứu không thể xác định điều gì đang xảy ra. Theo Nature, tiết lộ những gì thực sự xảy ra trong psuedogap là chìa khóa để hiểu toàn bộ quá trình:

Các tương tác phức tạp giữa các electron và nguyên tử làm cho giả thuyết khó mô tả về mặt lý thuyết, và bản chất hỗn loạn của nó đầy thử thách để quan sát. Một số nhà vật lí gọi trạng thái là 'vật chất tối' của cuprates, nhưng giải thích giả thuyết có thể là chìa khóa để hiểu sự siêu dẫn.

Con người không thể “nhìn thấy” những gì đang xảy ra với vấn đề khi nó trải qua những thay đổi tình trạng, và thậm chí dưới sự quan sát trực tiếp, không có cơ hội nào một người có thể làm đầu hoặc đuôi những gì họ đang nhìn thấy.

Do đó, nhóm đã tạo ra một mô hình học máy có thể tìm ra hình ảnh trên cho thấy thông tin hỗ trợ một giả thuyết (psuedogap cuprate) là kết quả của sự tương tác mạnh giữa các hạt) hay khác (đó là kết quả của sóng tương tác yếu).

Kết quả? Theo trí tuệ nhân tạo, hành vi của psuedogap gần giống với giả thuyết giống hạt hơn so với giả thuyết sóng. Thật không may, không có tùy chọn “C”, do đó tác phẩm này không dứt khoát bằng bất kỳ phương tiện nào. Các thuật toán phải chọn giữa hai giả thuyết: Mạng thần kinh không đủ thông minh để tự mình đưa ra.

Tuy nhiên, một sự hiểu biết sâu hơn về cách siêu dẫn hoạt động có thể dẫn đến sự phát triển của một "bộ vi xử lý" cho các máy tính lượng tử. Việc quấy rối không giống như việc đặt các cổng logic, nhưng nghiên cứu này đi một chặng đường dài hướng tới xóa bỏ màn sương mù cản trở sự phát triển hơn nữa của các máy tính lượng tử.

Đó không phải là giải pháp “làm thế nào để chúng tôi làm cho máy tính lượng tử hoạt động mà không cần phải giữ chúng ở nhiệt độ gần như hoàn hảo bằng không”, nhưng đó là một sự khởi đầu. Những người lạc quan có thể coi công việc này là một quả cầu tuyết có thể gây ra trận tuyết lở điện toán lượng tử.