Máy Tính Lượng Tử Mới Mở Ra Nhiều Khả Năng Tính Toán

Máy tính được biết đến với việc hoạt động với thông tin nhị phân, hoặc số không và số một, điều này đã dẫn đến máy tính cung cấp rất nhiều cho thế giới ngày nay. Các máy tính lượng tử hiện tại cũng được thiết kế để xử lý thông tin nhị phân.

Martin Ringbauer là một nhà vật lý thực nghiệm từ Innsbruck, Áo.

“Các khối xây dựng của máy tính lượng tử, tuy nhiên, là hơn chỉ số không và số một,” Ringbauer nói. “Giới hạn chúng trong hệ thống nhị phân ngăn cản các thiết bị này đạt được tiềm năng thực sự của chúng.”

Tính Toán Với Số Lượng Tử

Một nhóm nghiên cứu do Thomas Monz tại Khoa Vật lý Thực nghiệm của Đại học Innsbruck đã thành công trong việc phát triển một loại máy tính lượng tử mới có thể thực hiện các tính toán tùy ý với số lượng tử, hoặc qudit. Cách tiếp cận mới này dẫn đến nhiều khả năng tính toán hơn với ít hạt lượng tử hơn.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Physics.

Mặc dù phương pháp lưu trữ thông tin trong số không và số một không hiệu quả cao, nhưng nó đơn giản hơn so với các phương pháp khác. Nó cũng đáng tin cậy và mạnh mẽ trước các lỗi, điều này đã làm cho nó trở thành tiêu chuẩn cho máy tính cổ điển trong một thời gian dài.

Sự Độc Đáo Của Máy Tính Lượng Tử

Tuy nhiên, mọi thứ bắt đầu thay đổi khi nói về máy tính lượng tử. Máy tính lượng tử Innsbruck lưu trữ thông tin trong các nguyên tử canxi bị bắt, với mỗi nguyên tử tự nhiên có tám trạng thái khác nhau. Chỉ hai trong số các trạng thái này được sử dụng để lưu trữ thông tin. Hầu hết các máy tính lượng tử hiện có đều có quyền truy cập vào số lượng trạng thái lượng tử lớn hơn so với những gì chúng thực sự sử dụng cho tính toán.

Nhóm các nhà vật lý đã tạo ra một máy tính lượng tử có thể sử dụng toàn bộ tiềm năng của các nguyên tử bằng cách sử dụng qudit cho tính toán. Không giống như phương pháp cổ điển, phương pháp mới sử dụng nhiều trạng thái hơn không ảnh hưởng tiêu cực đến độ tin cậy của máy tính.

“Hệ thống lượng tử tự nhiên có hơn chỉ hai trạng thái và chúng tôi đã chứng minh rằng chúng tôi có thể kiểm soát tất cả chúng đều tốt,” Thomas Monz nói.

Các nhiệm vụ yêu cầu máy tính lượng tử, chẳng hạn như vấn đề trong vật lý, khoa học vật liệu hoặc hóa học, tự nhiên được biểu thị trong ngôn ngữ qudit. Nếu chúng được viết lại cho qubit, chúng thường trở nên quá phức tạp cho các máy tính lượng tử hiện có ngày nay.

“Làm việc với hơn số không và số một là rất tự nhiên, không chỉ cho máy tính lượng tử mà còn cho các ứng dụng của nó, cho phép chúng tôi mở khóa tiềm năng thực sự của các hệ thống lượng tử,” Martin Ringbauer nói.