Bitcoin tiến gần đến thời điểm ‘nền cộng hòa của các con số’ khi phần cứng lượng tử trưởng thành

Phần cứng lượng tử đang rời khỏi giai đoạn thử nghiệm ý tưởng, nhưng các trở ngại kỹ thuật vẫn khiến các hệ thống thực tế quy mô lớn còn cách vài thập kỷ nữa.

Tổng quan

• Sáu nền tảng lượng tử hàng đầu đang tiến từ các thử nghiệm trong phòng lab đến các hệ thống tích hợp sơ bộ, phản ánh thời kỳ đầu của transistor trong điện toán cổ điển.​
• Mở rộng quy mô lên hàng triệu qubit đòi hỏi những đột phá trong vật liệu, chế tạo, wiring, cryogenics và kiểm soát tự động để kiểm soát lỗi.​
• Các nhà nghiên cứu dự đoán một quỹ đạo kéo dài hàng thập kỷ, với mức độ sẵn sàng khác nhau tùy theo từng trường hợp sử dụng trong điện toán, mạng lưới, cảm biến và mô phỏng.

Công nghệ lượng tử đã bước vào giai đoạn phát triển then chốt tương tự như thời kỳ đầu của transistor, theo phân tích chung của các nhà nghiên cứu từ nhiều tổ chức khác nhau.

Các nhà khoa học từ Đại học Chicago, MIT, Stanford, Đại học Innsbruck và Đại học Công nghệ Delft đã đánh giá sáu nền tảng phần cứng lượng tử hàng đầu trong nghiên cứu, bao gồm qubit siêu dẫn, ion bị bắt giữ, nguyên tử trung tính, khuyết tật spin, quantum dot bán dẫn và qubit quang học.

Công nghệ lượng tử đang rời khỏi phòng lab

Báo cáo đã ghi nhận tiến bộ từ các thử nghiệm ý tưởng đến các hệ thống sơ khai có tiềm năng ứng dụng trong điện toán, liên lạc, cảm biến và mô phỏng, theo các nhà nghiên cứu.

Các ứng dụng quy mô lớn như mô phỏng hóa học lượng tử phức tạp đòi hỏi hàng triệu qubit vật lý và tỷ lệ lỗi vượt xa khả năng hiện tại, các nhà khoa học cho biết trong phân tích.

Các thách thức kỹ thuật chính bao gồm vật liệu, chế tạo cho các thiết bị sản xuất hàng loạt, wiring và truyền tín hiệu, quản lý nhiệt độ và kiểm soát hệ thống tự động, theo báo cáo.

Các nhà nghiên cứu đã rút ra các điểm tương đồng với vấn đề “bạo lực của con số” trong thập niên 1960 mà máy tính thời kỳ đầu gặp phải, lưu ý đến sự cần thiết của chiến lược kỹ thuật phối hợp và thiết kế hệ thống toàn diện.

Mức độ sẵn sàng công nghệ khác nhau giữa các nền tảng, trong đó qubit siêu dẫn cho thấy mức độ sẵn sàng cao nhất cho điện toán, nguyên tử trung tính cho mô phỏng, qubit quang học cho mạng lưới và khuyết tật spin cho cảm biến, theo phân tích.

Các mức độ sẵn sàng hiện tại cho thấy các hệ thống thử nghiệm cấp hệ thống sơ khai hơn là công nghệ đã trưởng thành hoàn toàn, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh. Tiến bộ có khả năng phản ánh quỹ đạo lịch sử của điện tử cổ điển, đòi hỏi hàng thập kỷ đổi mới từng bước và chia sẻ kiến thức khoa học trước khi các hệ thống thực tiễn quy mô lớn trở nên khả thi.