Nga chế tạo thành công máy tính lượng tử chạy bằng ion đầu tiên

Nga chế tạo thành công máy tính lượng tử chạy bằng ion đầu tiên. Ảnh minh hoạ: A.N/Bnews/vnanet.vn

Điểm nổi bật của hệ thống này là việc sử dụng đơn vị lượng tử đa mức (qudit) thay cho qubit truyền thống.

Theo thông báo của Trung tâm Lượng tử Nga (Russian Quantum Center – RQC) ngày 29/12, thay vì qubit chỉ có 2 mức năng lượng, hệ thống mới sử dụng các đơn vị lượng tử 7 mức, cho phép lưu trữ và xử lý nhiều thông tin hơn, đạt năng lực tính toán tương đương một bộ xử lý lượng tử 72 qubit.

Dự án được khởi động từ năm 2021 dưới sự chỉ đạo của ông Maxim Ostras, Giám đốc RQC. Sau 4 năm phát triển, nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công một hệ thống lượng tử có quy mô lớn, sử dụng 26 ion canxi, trong đó mỗi ion hoạt động như một qudit 7 mức, có thể biểu diễn các giá trị từ 0 đến 6.

Việc kiểm soát các hệ thống đa mức vốn rất phức tạp, tuy nhiên nhóm nghiên cứu do nhà khoa học Kirill Lakhmanskiy dẫn đầu đã vượt qua thách thức này bằng cách phát triển hệ thống laser chuyên dụng cùng cấu trúc quang học tinh vi để thao tác chính xác trên các ion.

Kết quả thử nghiệm cho thấy độ chính xác của thao tác đơn qudit đạt 99,92% và độ chính xác của thao tác đôi qudit đạt 96,5%. Đây được đánh giá là mức độ chính xác kỷ lục đối với các hệ thống máy tính lượng tử bẫy ion có quy mô tương đương hiện nay.

Trong giai đoạn tiếp theo, RQC dự kiến sẽ sử dụng hệ thống này để triển khai các thuật toán tối ưu hóa tổ hợp, một nhóm bài toán quan trọng trong thực tiễn, đặc biệt trong thiết kế mạng viễn thông, lập lịch, và hoạch định các hệ thống phức tạp.