Quantum supremacy

"Quantum Supremacy” là một thuật ngữ do John Preskill – giáo sư vật lý lý thuyết tại Caltech – đưa ra vào năm 2012. Nó dùng để chỉ khi một máy tính lượng tử thực hiện được một bài toán mà không thể giải được bằng máy tính cổ điển trong một khoảng thời gian thực tế. Điều này có nghĩa là máy lượng tử tăng tốc vượt bậc (superpolynomial speedup) so với mọi phương pháp cổ điển có thể áp dụng để giải bài toán đó.

Thuật ngữ này không yêu cầu bài toán đó phải có ứng dụng thực tế, và không cần máy tính lượng tử phải có sửa lỗi hoàn chỉnh hay hoạt động ổn định hoàn toàn. Vì vậy, các thí nghiệm thể hiện quantum supremacy thường mang tính học thuật và được thực hiện trên các thiết bị lượng tử trong giai đoạn Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) – tức là hệ lượng tử vẫn còn lỗi và chưa đầy đủ sửa lỗi.

Google's quantum computer

(Nguồn: https://www.wired.com/story/googles-quantum-supremacy-isnt-end-encryption/)

Các thí nghiệm này vẫn quan trọng bởi vì chúng cho thấy tiềm năng của máy tính lượng tử trong việc giải quyết những bài toán mà máy tính cổ điển không thể giải được. Mục tiêu cuối cùng là một ngày nào đó máy tính lượng tử có thể giải được những bài toán hữu ích với độ lỗi chấp nhận được, nhưng trước hết cần chứng minh rằng nó có thể vượt trội ngay cả trên các tác vụ “không hữu ích”

Các thuật ngữ liên quan

• Quantum supremacy: khi giải được bài toán mà máy tính cổ điển không làm được trong thời gian khả thi.

• Quantum advantage: khi máy tính lượng tử giải được bài toán thực tế nhanh hơn hoặc chính xác hơn máy tính cổ điển.

• Quantum utility: khi máy tính lượng tử hoạt động hữu ích, dù lợi thế tốc độ/cơ học có thể không lớn.

Quantum Supremacy đã xảy ra chưa?

Thực tế, quantum supremacy đã được chứng minh về mặt khoa học, thông qua một số thí nghiệm cụ thể, điển hình là thí nghiệm của Google (2019) dù vẫn còn tranh luận về cách so sánh với máy tính cổ điển.

 Thí nghiệm của Google (2019)

• Google sử dụng bộ xử lý lượng tử Sycamore (53 qubit siêu dẫn).

• Bài toán: Random Circuit Sampling
  (lấy mẫu đầu ra của một mạch lượng tử ngẫu nhiên – bài toán không có ứng dụng trực tiếp).

• Kết quả:

  • Máy tính lượng tử: ~200 giây

  • Siêu máy tính cổ điển ước tính: ~10.000 năm

• Công bố trên Nature (2019).

 Đây được xem là mốc đầu tiên của Quantum Supremacy.

(Nguồn: https://www.techadvisor.com/article/735453/google-claims-quantum-supremacy-computer-most-advanced-ever-built.html)

Nguồn tài liệu và đọc thêm

• https://tiasang.com.vn/doi-moi-sang-tao/uy-quyen-luong-tu-cua-google-co-thuc-su-uy-quyen-20668/
• https://thuvienvatly.info/quantum-supremacy-lieu-may-tinh-luong-tu-da-vuot-qua-sieu-may-tinh/
• https://www.ibm.com/quantum/blog/on-quantum-supremacy
• https://www.quera.com/glossary/quantum-supremacy
• https://bigthink.com/starts-with-a-bang/quantum-supremacy-explained/
• https://gilkalai.wordpress.com/2019/12/27/the-google-quantum-supremacy-demo/