IBM và University of Chicago cho biết đã thực hiện thành công một phép tính lượng tử có thể kiểm chứng bằng 70 qubit logic, một quy mô tính toán vốn rất khó tái tạo bằng máy tính cổ điển. Kết quả này được xem là một bước tiến quan trọng trong lộ trình phát triển máy tính lượng tử chịu lỗi, khi đồng thời cho thấy cả năng lực xử lý lẫn khả năng xác minh đầu ra.

Theo Coinpost, ngày 31/7 (giờ địa phương), nhóm nghiên cứu của IBM và University of Chicago đã hoàn tất thí nghiệm trong khoảng 15 phút nhờ áp dụng một kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi mới.

Điểm đáng chú ý của nghiên cứu không chỉ nằm ở khối lượng tính toán, mà còn ở việc cho phép kiểm chứng kết quả. Từ trước đến nay, “lợi thế lượng tử” (Quantum Advantage) thường được hiểu là thời điểm máy tính lượng tử vượt máy tính cổ điển về năng lực xử lý. Tuy nhiên, việc xác thực độ chính xác của đầu ra vẫn là một trong những rào cản kỹ thuật lớn nhất.

Để giải bài toán này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp kiểm chứng mới dựa trên kỹ thuật đánh giá hiệu năng phổ biến là Random Circuit Sampling. Cách tiếp cận này vừa giúp phát hiện lỗi trong quá trình tính toán, vừa duy trì độ phức tạp ở mức khó mô phỏng bằng máy tính cổ điển.

Thí nghiệm lần này sử dụng qubit logic có khả năng hiệu chỉnh lỗi. Loại qubit này được tạo ra bằng cách kết hợp nhiều qubit vật lý nhằm bù lỗi, qua đó đạt độ ổn định cao hơn so với qubit vật lý vốn rất nhạy với tác động từ môi trường.

Trong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu thực hiện 2.415 phép toán 2-qubit logic và 468 phép toán cổng T logic. Cổng T được xem là thành phần then chốt để triển khai các thuật toán lượng tử phức tạp. Kết quả cho thấy tỷ lệ lỗi logic đã giảm còn khoảng 1/10 so với lỗi của qubit vật lý.

Bill Fefferman, phó giáo sư tại University of Chicago, cho biết một trong những thách thức lớn nhất khi chứng minh lợi thế lượng tử là khả năng kiểm chứng kết quả, và nghiên cứu lần này cho thấy trở ngại đó đang dần được tháo gỡ.

Sumik Ghosh, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại trường, đánh giá tiến bộ trong kỹ thuật kiểm chứng có thể rút ngắn thời gian đưa thế hệ máy tính lượng tử chịu lỗi tiếp theo vào ứng dụng. Trong khi đó, Jay Gambetta, Giám đốc IBM Research, gọi đây là “một bước tiến gần hơn tới kỷ nguyên lợi thế lượng tử”.

Dù vậy, một số đánh giá cho rằng nghiên cứu này chưa tạo ra mối đe dọa trực tiếp đến cơ chế mật mã của tiền số ở thời điểm hiện tại. Bitcoin sử dụng hệ mật mã khóa công khai dựa trên mật mã đường cong elliptic (ECC), và nguy cơ bị bẻ khóa chỉ thường được nhắc tới khi máy tính lượng tử chịu lỗi đạt quy mô và hiệu năng đủ lớn.

Trước đó, một nghiên cứu do Google Quantum AI công bố hồi tháng 3 cho rằng để giải mã hệ mật mã của Bitcoin sẽ cần khoảng 1.200-1.500 qubit logic chịu lỗi. So với ngưỡng này, thí nghiệm hiện tại mới sử dụng 70 qubit logic và vẫn còn cách khá xa mức có thể đe dọa các hệ mật mã trong thực tế.

Vì vậy, thị trường xem kết quả lần này chủ yếu là một cột mốc cho thấy điện toán lượng tử dựa trên hiệu chỉnh lỗi đang bước sang giai đoạn có thể vừa tính toán vừa xác minh kết quả, hơn là một sự kiện có tác động trực tiếp đến cơ chế mã hóa của Bitcoin hay Ethereum.

Khả năng kiểm chứng đầu ra cũng được xem là nền tảng then chốt để phát triển máy tính lượng tử chịu lỗi ở quy mô lớn trong tương lai.

Theo lộ trình đã công bố, IBM đặt mục tiêu triển khai máy tính lượng tử chịu lỗi quy mô lớn vào năm 2029. Để đạt mục tiêu này, hãng đang thúc đẩy phát triển hệ thống với khoảng 200 qubit logic và năng lực xử lý khoảng 100 triệu phép toán lượng tử.

Trong thời gian tới, giới quan sát nhiều khả năng sẽ tập trung vào việc IBM có tiếp tục mở rộng số lượng qubit logic và cải thiện tỷ lệ lỗi đúng tiến độ hay không, cũng như tốc độ đưa các phép tính lượng tử có thể kiểm chứng tiến gần hơn tới giai đoạn thương mại hóa.