Bài học rút ra chính
- Các nhà nghiên cứu nói rằng việc sử dụng vật liệu hai chiều có thể dẫn đến máy tính nhanh hơn.
- Khám phá có thể là một phần của cuộc cách mạng sắp tới trong lĩnh vực bao gồm máy tính lượng tử.
- Honeywell gần đây đã thông báo rằng họ đã thiết lập một kỷ lục mới về khối lượng lượng tử, một thước đo hiệu suất tổng thể.
Những tiến bộ gần đây trong vật lý có thể đồng nghĩa với việc máy tính nhanh hơn đáng kể dẫn đến một cuộc cách mạng trong mọi thứ, từ khám phá thuốc đến hiểu các tác động của biến đổi khí hậu, các chuyên gia nói.
Các nhà khoa học đã phát hiện và lập bản đồ các spin điện tử trong một loại bóng bán dẫn mới. Nghiên cứu này có thể dẫn đến các máy tính nhanh hơn tận dụng từ tính tự nhiên của các electron thay vì chỉ điện tích của chúng. Khám phá này có thể là một phần của cuộc cách mạng sắp tới trong lĩnh vực bao gồm máy tính lượng tử.
"Máy tính lượng tử xử lý thông tin theo một cách cơ bản khác với máy tính cổ điển, cho phép chúng giải quyết các vấn đề hầu như không thể giải được với máy tính cổ điển ngày nay", John Levy, đồng sáng lập và CEO của công ty máy tính lượng tử Seeqc, cho biết trong một cuộc phỏng vấn qua email.
"Ví dụ: trong một thử nghiệm do Google và NASA thực hiện, kết quả từ một ứng dụng lượng tử cụ thể được tạo ra trong một số phút nhỏ so với ước tính 10.000 năm, nó sẽ là siêu máy tính mạnh nhất trong thế giới."
Vật liệu hai chiều
Trong một khám phá gần đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu một lĩnh vực mới gọi là spintronics, sử dụng spin của các electron để thực hiện các phép tính. Các thiết bị điện tử hiện nay sử dụng điện tích electron để thực hiện các phép tính. Nhưng việc theo dõi spin của các electron tỏ ra khó khăn.
Một nhóm do Khoa Khoa học Vật liệu tại Đại học Tsukuba dẫn đầu tuyên bố đã sử dụng cộng hưởng spin điện tử (ESR) để theo dõi số lượng và vị trí của các spin không ghép đôi di chuyển qua một bóng bán dẫn molypden disulfide. ESR sử dụng nguyên lý vật lý giống như máy MRI để tạo ra hình ảnh y tế.
“Hãy tưởng tượng xây dựng một ứng dụng máy tính lượng tử đủ để mô phỏng tính an toàn và hiệu quả của các thử nghiệm thuốc lâm sàng - mà không cần thử nghiệm chúng trên người thật.”
Để đo bóng bán dẫn, thiết bị phải được làm mát xuống chỉ 4 độ trên độ không tuyệt đối. Giáo sư Kazuhiro Marumoto, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Các tín hiệu ESR được đo đồng thời với dòng chảy cống và cổng”.
Một hợp chất được gọi là molypden disulfide đã được sử dụng vì các nguyên tử của nó tạo thành cấu trúc hai chiều (2D) gần như phẳng. Giáo sư Małgorzata Wierzbowska, một đồng tác giả khác, cho biết trong thông cáo báo chí: “Các tính toán lý thuyết đã xác định thêm nguồn gốc của các vòng quay.
Những tiến bộ trong Điện toán Lượng tử
Điện toán lượng tử là một lĩnh vực máy tính khác đang phát triển nhanh chóng. Honeywell gần đây đã thông báo rằng họ đã thiết lập một kỷ lục mới về khối lượng lượng tử, một thước đo hiệu suất tổng thể.
"Hiệu suất cao này, kết hợp với phép đo giữa mạch có sai số thấp, cung cấp các khả năng độc đáo mà các nhà phát triển thuật toán lượng tử có thể đổi mới", công ty cho biết trong bản phát hành.
Trong khi máy tính cổ điển dựa trên các bit nhị phân (một hoặc số không), thì máy tính lượng tử xử lý thông tin qua qubit, do cơ học lượng tử, có thể tồn tại dưới dạng một hoặc không hoặc cả hai cùng một lúc khả năng xử lý tăng theo cấp số nhân, Levy nói.
Máy tính lượng tử có thể chạy một loạt các ứng dụng giải quyết vấn đề khoa học và kinh doanh quan trọng trước đây được cho là không thể, Levy nói. Các thước đo tốc độ thông thường như megahertz không áp dụng cho điện toán lượng tử.
Phần quan trọng của máy tính lượng tử không phải là tốc độ theo cách chúng ta nghĩ về tốc độ với máy tính truyền thống. "Trên thực tế, những thiết bị đó thường hoạt động với tốc độ cao hơn nhiều so với máy tính lượng tử", Levy nói.
"Vấn đề là máy tính lượng tử có thể chạy một loạt các ứng dụng giải quyết vấn đề khoa học và kinh doanh quan trọng trước đây được cho là không thể."
Nếu máy tính lượng tử trở nên thực tế, thì những cách mà công nghệ này có thể tác động đến cuộc sống của các cá nhân thông qua nghiên cứu và khám phá là vô tận, Levy nói.
"Hãy tưởng tượng việc xây dựng một ứng dụng máy tính lượng tử đủ để mô phỏng tính an toàn và hiệu quả của các thử nghiệm thuốc lâm sàng - mà không cần thử nghiệm chúng trên người thật," anh nói.
"Hoặc thậm chí là một ứng dụng máy tính lượng tử có thể mô phỏng toàn bộ mô hình hệ sinh thái, giúp chúng ta quản lý và chống lại các tác động của biến đổi khí hậu tốt hơn."
Máy tính lượng tử giai đoạn đầu đã tồn tại, nhưng các nhà nghiên cứu đang vật lộn để tìm ra một ứng dụng thực tế cho chúng. Levy nói rằng Seeqc có kế hoạch cung cấp trong vòng ba năm "một kiến trúc lượng tử được xây dựng xung quanh các vấn đề trong thế giới thực và có khả năng mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp."
Máy tính lượng tử sẽ không có sẵn cho người dùng bình thường trong nhiều năm, Levy nói. Ông nói thêm: "Nhưng các ứng dụng kinh doanh cho công nghệ đã trở nên rõ ràng trong các ngành sử dụng nhiều dữ liệu như phát triển dược phẩm, tối ưu hóa hậu cần và hóa học lượng tử".
