Bằng cách sử dụng suy luận thống kê để cải thiện hiệu quả tính toán, máy tính thông thường có thể khắc phục điểm yếu của điện toán lượng tử.
Các nhà nghiên cứu tại Khoa Vật lý của NYU vừa chứng minh rằng, thông qua một cách tiếp cận khéo léo, điện toán cổ điển không chỉ có thể sánh ngang mà thậm chí còn vượt qua hiệu suất của máy tính lượng tử tiên tiến. Chìa khóa của sự đột phá nằm ở khả năng lưu giữ có chọn lọc của thuật toán và lưu giữ lượng thông tin vừa đủ để dự đoán chính xác kết quả.
Phó giáo sư Dries Sels, đồng tác giả của nghiên cứu đột phá liên quan đến hệ thống máy tính cổ điển, nêu trên tạp chí Lượng tử PRX: “Công trình này nêu bật vô số khả năng tính toán nâng cao, tích hợp các phương pháp cổ điển và lượng tử.”
Sayles cho biết thách thức lớn nhất của nhóm là duy trì lợi thế về độ chính xác của máy tính thông thường so với máy tính lượng tử dễ mắc lỗi. Để đạt được mục tiêu này, các nhà khoa học tối ưu hóa hệ thống máy tính cổ điển bằng cách tập trung vào mạng tensor để tối ưu hóa các tương tác qubit. Sử dụng các kỹ thuật phỏng theo suy luận thống kê, các nhà khoa học đã cải thiện hiệu quả tính toán đáng kinh ngạc của các hệ thống máy tính cổ điển.
Bên trong máy tính lượng tử IBM Quantum System One. hình ảnh: Công ty Cổ phần Máy Kinh doanh Quốc tế
Joseph Tindall của Viện Flatiron ở Hoa Kỳ đã so sánh kỹ thuật này với việc nén hình ảnh thành định dạng JPEG, giúp giảm kích thước tệp nhưng chỉ làm giảm chất lượng hình ảnh ở mức tối thiểu. Việc lựa chọn các cấu trúc khác nhau cho mạng tensor sẽ cho độ nén khác nhau, tương tự sẽ có định dạng tối ưu cho mỗi hình ảnh, tùy thuộc vào nhà phát triển.
Bằng cách phát triển các công cụ linh hoạt để xử lý các mạng tensor khác nhau, các nhà nghiên cứu đã chứng minh được tiềm năng chưa được khai thác của điện toán cổ điển. Điều này cũng thách thức các ranh giới của điện toán và mở ra những con đường mới cho tiến bộ công nghệ bằng cách kết hợp các phương pháp cổ điển và lượng tử nhằm theo đuổi sự xuất sắc về tính toán.
Trong máy tính truyền thống, nơi dữ liệu được mã hóa dưới dạng số nhị phân (bit) và được gán hai giá trị bật và tắt lần lượt là 0 và 1, nó chỉ có thể nhận một trong hai giá trị 0 hoặc 1. Đồng thời, máy tính lượng tử cho phép các hạt hạ nguyên tử tồn tại. Nhiều trạng thái cùng lúc, cho phép chúng tồn tại trong khoảng từ 0 đến 1 hoặc cả hai cùng một lúc.
Kết quả là, bit lượng tử hay “qubit” có thể xử lý lượng lớn thông tin nhanh hơn máy tính thông thường. Tuy nhiên, trở ngại ngăn cản máy tính lượng tử bước vào thế giới thực là chúng dễ mắc lỗi xử lý làm xáo trộn các qubit và dẫn đến sai sót trong kết quả cuối cùng. Đây là một trở ngại hiếm gặp trong các hệ thống máy tính cổ điển. Ngoài ra, để áp dụng kết quả nghiên cứu lượng tử, các nhà nghiên cứu cần thêm bước chuyển đổi thông tin sang định dạng cổ điển, đây là một thách thức.
Trước đây, các chuyên gia dự đoán điện toán lượng tử sẽ giúp con người giải đáp nhiều bí ẩn về sinh học và tiến hóa, chữa khỏi bệnh ung thư, thậm chí có những bước đi nhằm đẩy lùi biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, sức mạnh tính toán của máy tính lượng tử cũng khiến việc xác minh tính xác thực của chúng trở nên vô cùng khó khăn. Trong khi sử dụng các phép tính cổ điển, người ta vẫn có thể kiểm tra lại kết quả bằng bút và giấy.
Giang Ya
