Fujitsu vừa phát triển nguyên mẫu máy tính lượng tử mới dựa trên công nghệ diamond spin, sử dụng kim cương có cấu trúc đặc biệt làm lõi tính toán. Theo công ty, đây là lần đầu tiên trên thế giới một nguyên mẫu kiểu này ứng dụng loại vật liệu nói trên để tạo qubit, với mục tiêu nâng độ ổn định của trạng thái lượng tử và tạo nền tảng cho việc mở rộng hệ thống.

Ngày 9/9, ITmedia đưa tin Fujitsu đã phát triển nguyên mẫu máy tính lượng tử sử dụng spin trong kim cương làm qubit.

Trọng tâm của công nghệ nằm ở cấu trúc kim cương đặc biệt. Fujitsu thay thế một phần nguyên tử carbon bằng thiếc và tạo các vị trí khuyết trong mạng tinh thể. Trong quá trình đó, các đặc tính lượng tử như spin electron được hình thành và được sử dụng làm qubit - đơn vị cơ bản để xử lý thông tin trong máy tính lượng tử.

Fujitsu cho biết đã nghiên cứu công nghệ này từ năm 2020 cùng Đại học Công nghệ Delft của Hà Lan. Khác với hướng tiếp cận phổ biến là thay một phần carbon trong kim cương bằng nitơ, công ty lựa chọn cấu trúc dựa trên thiếc.

Theo Fujitsu, ưu điểm của phương pháp này là khả năng duy trì trạng thái lượng tử tương đối ổn định. Qubit vốn rất nhạy với những biến động nhỏ của môi trường và dễ phát sinh lỗi, trong khi diamond spin có khả năng chống nhiễu bên ngoài tốt hơn, qua đó hỗ trợ nâng độ chính xác tính toán.

Một điểm đáng chú ý khác là khả năng kết nối giữa các qubit. Trong điện toán lượng tử, việc tăng số lượng qubit thôi là chưa đủ; khả năng liên kết và điều khiển ổn định từng qubit cũng đóng vai trò quan trọng. Fujitsu đánh giá diamond spin có thể mang lại lợi thế khi mở rộng lên các hệ thống quy mô lớn.

Hiện nay, siêu dẫn vẫn là một trong những nền tảng hàng đầu cho máy tính lượng tử và đòi hỏi mạch phải được làm lạnh tới nhiệt độ cực thấp để vận hành. Fujitsu cũng đang phát triển máy tính lượng tử siêu dẫn. Tuy nhiên, nguyên mẫu diamond spin mới được công bố có thể hoạt động ở mức nhiệt cao hơn tương đối, đồng thời có lợi thế về kết nối qubit, nên được xem là một lựa chọn nền tảng khác cho điện toán lượng tử.

Fujitsu cho biết mục tiêu không dừng ở việc nâng hiệu năng của một máy tính lượng tử đơn lẻ. Công ty muốn phát triển công nghệ này thành nền tảng cho phép kết nối các máy tính lượng tử được xây dựng theo những phương thức khác nhau để cùng thực hiện tính toán.

Sato Shintaro, Fellow tại Fujitsu Laboratories kiêm Giám đốc Viện Nghiên cứu Lượng tử, cho biết công ty sẽ đồng thời thúc đẩy mở rộng quy mô công nghệ diamond spin và tiếp tục phát triển các giải pháp cho phép tính toán thông qua việc kết nối nhiều máy tính lượng tử.

Động thái này cho thấy Fujitsu đang tính tới chiến lược điện toán lượng tử lai, trong bối cảnh thị trường chưa hội tụ vào một công nghệ duy nhất và nhu cầu liên kết nhiều hệ lượng tử ngày càng tăng. Công ty dự kiến phát triển song song nền tảng siêu dẫn và nền tảng dựa trên kim cương nhằm nâng cao độ chính xác, khả năng mở rộng và năng lực kết nối.

Dù vậy, nguyên mẫu lần này vẫn chưa chứng minh được hiệu năng ở cấp độ thương mại. Khi mở rộng lên hệ thống lớn hơn, bài toán then chốt vẫn là duy trì sự ổn định của trạng thái lượng tử, đồng thời cải thiện hiệu suất tính toán và kiểm soát tỷ lệ lỗi.

Diễn biến mới từ Fujitsu cho thấy cạnh tranh trên thị trường máy tính lượng tử đang dần vượt ra khỏi cuộc đua về số lượng qubit, chuyển sang bài toán lựa chọn vật liệu và cấu trúc phù hợp để tạo môi trường tính toán ổn định hơn. Thị trường hiện sẽ theo dõi liệu diamond spin có thể trở thành lựa chọn thay thế cho nền tảng siêu dẫn hay không.