Máy tính lượng tử

Máy tính lượng tử sử dụng các phương pháp tính toán khác với truyền thống. Do đó, nó có thể xử lý được những việc mà máy tính thông thường hầu như không thể.

Máy tính lượng tử đã sẵn sàng để xuất hiện trong mọi ngành nghề từ tài chính đến an ninh mạng, chăm sóc sức khỏe... Tuy nhiên, ít người có thể hiểu được loại máy tính này thực sự hoạt động như thế nào. Vậy máy tính lượng tử là gì? Tại sao nó lại có thể thay đổi thế giới hiện đại? Chúng ta sẽ cùng nhau tìm câu trả lời trong bài viết này nhé.

Máy tính lượng tử là gì?

Ngành khoa học máy tính lượng tử dựa trên các nguyên lý về sự chồng chập (quantum superposition) và vướng víu lượng tử (quantum entanglement) cũng như sử dụng một phương pháp tính toán khác với phương pháp truyền thống. Về lý thuyết, nó sẽ có thể lưu trữ nhiều trạng thái hơn trên mỗi đơn vị thông tin và hoạt động với các thuật toán hiệu quả hơn nhiều ở nhiều cấp độ.

Thế hệ siêu máy tính mới này sử dụng kiến ​​thức về cơ học lượng tử (lĩnh vực vật lý nghiên cứu các hạt nguyên tử và hạ nguyên tử) để khắc phục những hạn chế của máy tính truyền thống. Mặc dù trong thực tế, tính toán lượng tử phải đối mặt với các vấn đề rõ ràng liên quan đến khả năng mở rộng và tính không nhất quán nhưng nó có thể thực hiện nhiều hoạt động đồng thời và loại bỏ những hạn chế về khả năng xử lý.

Máy tính lượng tử có đặc điểm gì?

Máy tính lượng tử sử dụng qubit làm đơn vị thông tin cơ bản thay vì bit như máy tính thông thường, tức là dữ liệu không được xử lý bởi các electron đi qua transistor nữa mà xử lý bởi các nguyên tử được "giam giữ". Đặc điểm chính qubit là nó cho phép chồng chập lượng tử tuyến tính của hai trạng thái cơ bản (thường được ký hiệu |0> và |1>). Mặt khác, bit chỉ có thể có một giá trị tại một thời điểm.

Do đó, bạn có thể hiểu đơn giản là một qubit có thể vừa bằng 0 vừa là 1 tại cùng một thời điểm và theo các tỷ lệ khác nhau. Sự đa dạng của các trạng thái này giúp một máy tính lượng tử chỉ với 30 qubit đã có thể thực hiện 10 tỷ phép toán với số dấu phẩy động trên mỗi giây, cao hơn khoảng 5,8 tỷ so với máy chơi game PlayStation 5 mạnh nhất trên thị trường.

Sự khác biệt giữa máy tính lượng tử và máy tính thông thường là gì?

Lượng tử và điện toán truyền thống là hai thế giới song song với một số điểm tương đồng và nhiều điểm khác biệt như việc sử dụng qubit thay vì bit. Chúng ta hãy xem xét ba trong số những sự khác biệt lớn nhất giữa máy tính lượng tử và máy tính thông thường dưới đây.

·        Ngôn ngữ lập trình: Máy tính lượng tử không có mã lập trình riêng vì nó yêu cầu các thuật toán rất cụ thể. Tuy nhiên, máy tính truyền thống có các ngôn ngữ được tiêu chuẩn hóa như Java, SQL và Python...

·        Chức năng: Máy tính lượng tử không nhằm mục đích sử dụng rộng rãi, hàng ngày, không giống như máy tính cá nhân (PC). Những siêu máy tính này phức tạp đến mức chúng chỉ có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như khoa học và công nghệ.          

·        Kiến ​​trúc: Máy tính lượng tử có kiến ​​trúc đơn giản hơn máy tính thông thường và chúng không có bộ nhớ hoặc bộ xử lý. Thiết bị chỉ bao gồm một tập hợp các qubit giúp nó chạy.

Điều kiện hoạt động của máy tính lượng tử là gì?

Máy tính lượng tử cực kỳ nhạy cảm và yêu cầu các điều kiện áp suất cũng như nhiệt độ và độ cách điện rất cụ thể để hoạt động chính xác. Nếu xảy ra sự tương tác với các hạt bên ngoài, máy tính có thể xuất hiện các lỗi đo lường. Đó là lý do tại sao chúng được niêm phong và phải được vận hành bằng máy tính thông thường.  

Máy tính lượng tử phải hầu như không có áp suất khí quyển, nhiệt độ môi trường gần bằng độ không tuyệt đối (độ không tuyệt đối là nhiệt độ thấp nhất có thể trong vũ trụ của chúng ta. Đó là điểm không của thang nhiệt độ Kelvin, khoảng -273,15°C hay bằng -459.67°F) và cách điện khỏi từ trường trái đất để ngăn các nguyên tử di chuyển, va chạm với nhau hoặc tương tác với môi trường. Ngoài ra, các hệ thống này chỉ hoạt động trong khoảng thời gian rất ngắn, do đó thông tin bị hỏng và không thể lưu trữ được khiến việc khôi phục dữ liệu khó khăn.

Công dụng của máy tính lượng tử là gì?

Bảo mật máy tính, y sinh học, tìm ra các vật liệu mới... đều là một trong những lĩnh vực có thể được cách mạng hóa nhờ những tiến bộ của công nghệ lượng tử. Đây là một số lợi ích đáng kể nhất khi sử dụng máy tính lượng tử:

·        Tài chính: Các công ty sẽ tối ưu hóa hơn nữa danh mục đầu tư của họ và cải thiện hệ thống mô phỏng cùng với việc phát hiện gian lận.

·        Chăm sóc sức khỏe: Lĩnh vực này sẽ được hưởng lợi từ việc phát triển các loại thuốc mới và các phương pháp điều trị về mặt di truyền cũng như nghiên cứu DNA.

·        An ninh mạng: Lập trình lượng tử liên quan đến rủi ro nhưng nó cũng có những tiến bộ trong mã hóa dữ liệu như sự xuất hiện của hệ thống Quantum Key Distribution (QKD) mới. Đây là một kỹ thuật mới để gửi thông tin nhạy cảm thông qua tín hiệu ánh sáng và phát hiện những kẻ xâm nhập vào hệ thống.

·        Di chuyển và vận chuyển: Các công ty như Airbus sử dụng công nghệ lượng tử để thiết kế máy bay hiệu quả hơn. Qubit cũng sẽ cho phép tạo ra những tiến bộ đáng kể trong hệ thống lập kế hoạch giao thông và tối ưu hóa tuyến đường.

Nguồn: Internet, https://fptshop.com.vn/tin-tuc/danh-gia/may-tinh-luong-tu-la-gi-137558