Máy tính lượng tử hoạt động theo cách hoàn toàn khác so với máy tính trên điện thoại hoặc máy tính xách tay của bạn.
Họ sử dụng cơ học lượng tử – hành vi kỳ lạ của các hạt cực nhỏ – để giải quyết các vấn đề nhanh hơn nhiều so với máy tính truyền thống.
Máy tính lượng tử là gì?
Điện toán lượng tử là một lĩnh vực của khoa học máy tính sử dụng các nguyên lý của lý thuyết lượng tử. Lý thuyết lượng tử giải thích hành vi của năng lượng và vật chất ở cấp độ nguyên tử và dưới nguyên tử.
Máy tính lượng tử sử dụng các hạt hạ nguyên tử, chẳng hạn như electron hoặc photon. Bit lượng tử, hay qubit, cho phép các hạt này tồn tại ở nhiều trạng thái (tức là 1 và 0) cùng một lúc.
Về mặt lý thuyết, các qubit liên kết có thể “khai thác sự giao thoa giữa các trạng thái lượng tử dạng sóng của chúng để thực hiện các phép tính mà nếu không có chúng, có thể mất hàng triệu năm”.
Máy tính cổ điển ngày nay sử dụng luồng xung điện (1 và 0) theo cách nhị phân để mã hóa thông tin thành bit. Điều này hạn chế khả năng xử lý của chúng so với máy tính lượng tử.
Công dụng và lợi ích của máy tính lượng tử
Máy tính lượng tử có thể đóng góp rất lớn vào các lĩnh vực an ninh, tài chính , quân sự và tình báo, thiết kế và khám phá thuốc, thiết kế hàng không vũ trụ, tiện ích (phản ứng tổng hợp hạt nhân), thiết kế polyme, máy học , trí tuệ nhân tạo (AI), tìm kiếm Dữ liệu lớn và sản xuất kỹ thuật số.
Máy tính lượng tử có thể được sử dụng để cải thiện việc chia sẻ thông tin an toàn. Hoặc để cải thiện radar và khả năng phát hiện tên lửa và máy bay. Một lĩnh vực khác mà máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ giúp ích là môi trường và giữ nước sạch bằng cảm biến hóa học.
Sau đây là một số lợi ích tiềm năng của điện toán lượng tử:
Các tổ chức tài chính có thể sử dụng máy tính lượng tử để thiết kế danh mục đầu tư hiệu quả hơn cho khách hàng bán lẻ và tổ chức. Họ có thể tập trung vào việc tạo ra các trình mô phỏng giao dịch tốt hơn và cải thiện khả năng phát hiện gian lận.
Ngành công nghiệp chăm sóc sức khỏe có thể sử dụng máy tính lượng tử để phát triển các loại thuốc mới và chăm sóc y tế theo mục tiêu di truyền. Nó cũng có thể cung cấp năng lượng cho nghiên cứu DNA tiên tiến hơn.
Để tăng cường bảo mật trực tuyến, điện toán lượng tử có thể giúp thiết kế mã hóa dữ liệu tốt hơn và cách sử dụng tín hiệu ánh sáng để phát hiện kẻ xâm nhập vào hệ thống.
Máy tính lượng tử có thể được sử dụng để thiết kế máy bay và hệ thống lập kế hoạch giao thông hiệu quả và an toàn hơn.
Ngoài ra còn có lo ngại rằng nó có thể được sử dụng cho mục đích xấu – ví dụ như phá vỡ một số loại mã hóa được sử dụng để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm.
Vào tháng 2, Apple thông báo rằng mã hóa bảo vệ các cuộc trò chuyện trên iMessage đang được nâng cấp thành “chống lượng tử” để ngăn chặn việc chúng bị đọc bởi các máy tính lượng tử mạnh mẽ trong tương lai.
Hartmut Neven là người đứng đầu phòng thí nghiệm AI lượng tử của Google, nơi đã tạo ra Willow và tự mô tả mình là “người lạc quan chính” của dự án.
Ông nói với BBC rằng Willow sẽ được sử dụng trong một số ứng dụng thực tế – nhưng hiện tại từ chối cung cấp thêm thông tin chi tiết.
Nhưng ông cho biết, một con chip có thể thực hiện các ứng dụng thương mại sẽ không xuất hiện trước cuối thập kỷ này.
Ban đầu, những ứng dụng này sẽ là mô phỏng các hệ thống trong đó các hiệu ứng lượng tử đóng vai trò quan trọng.
“Ví dụ, liên quan đến việc thiết kế lò phản ứng tổng hợp hạt nhân để hiểu được hoạt động của thuốc và phát triển dược phẩm, điều này cũng liên quan đến việc phát triển pin ô tô tốt hơn và nhiều nhiệm vụ khác tương tự”.
