Google vừa tuyên bố hệ thống máy tính lượng tử của công ty đã đạt đến “uy thế lượng tử” (Quantum Supremacy), chỉ mất 200 giây để thực hiện một phép tính mà siêu máy tính mạnh nhất thế giới phải mất 10.000 năm mới giải xong. Dưới đây là một số hình ảnh nổi bật của hệ thống này.
Phòng thí nghiệm máy tính lượng tử của Google đặt ở Santa Barbara (California, Mỹ). Nhiệt độ bên trong lúc nào cũng lạnh hơn rất nhiều so với không gian bên ngoài. Dưới đây là hình ảnh chi tiết mô tả hệ thống máy tính lượng tử gồm nhiều lớp có nhiệt độ giảm dần và không có lớp bảo vệ giữ lạnh bên ngoài. Lớp dưới cùng là nơi hoạt động của các hệ thống chip tính toán lượng tử qubit, luôn được giữ ở nhiệt độ cực thấp.
Bên trong bộ xử lý Google Sycamore có rất nhiều đường truyền nhỏ để liên kết với bên ngoài. Con chip dưới đây có 54 qubit (qubit là đơn vị cơ bản để lưu trữ và xử lý dữ liệu trong máy tính lượng tử).
Hệ thống máy tính lượng tử được cấp năng lượng bởi bộ xử lý Sycamore 54 qubit mà Google đã thử nghiệm thành công. Xylanh (cylinder) lớn được dùng để giữ độ lạnh tuyệt đối cho hệ thống, sao cho năng lượng bên ngoài không làm nhiễu những qubit siêu nhạy bên trong. Các bộ xử lý lượng tử vận hành bên trong xy lanh này.
Hệ thống máy tính lượng tử của Google sử dụng 216 ống cáp đồng cùng trục để kết nối với các qubit. Kỹ sư sẽ rút bớt ra tùy thuộc vào từng nghiên cứu.
Dưới đây là ảnh minh họa cho các đường dẫn (line) điều khiển máy tính lượng tử. Những sợi cáp đồng này khá đắt, khoảng 1.000 USD cho mỗi đoạn có hai chân nối.
Bên trong hệ thống của Google thực sự rất phức tạp, mỗi đường (line) truyền tín hiệu điện từ để kiểm soát tính toán và đọc dữ liệu từ các qubit xử lý thông tin.
Google xây dựng chip điện toán lượng tử Sycamore bằng hai phần liên kết với nhau. Bên trái là giao diện điều khiển dùng để giao tiếp với thế giới bên ngoài, bên phải là phần chip chứa các qubit chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu. Nếu nhìn kỹ, bạn có thể thấy chữ “Google” trên những chấm iridium nhỏ ở giữa.
Hệ thống gồm có các đường dẫn và thiết bị kết nối để bơm chất làm mát helium lỏng qua máy.
Các linh kiện máy tính lượng tử không có sẵn trên thị trường, Google đã tự thiết kế và lắp ráp toàn bộ, gồm cả chip Sycamore. Nhà nghiên cứu Jimmy Chen đang giới thiệu hai con chip riêng biệt đang kết nối với nhau. Trong đó, một con chip làm nhiệm vụ kiểm soát, con chip còn lại chứa 54 qubit.
Google hy vọng trong tương lai sẽ thu nhỏ các bộ phận của hệ thống thành giống như bảng điều khiển dưới đây – được sử dụng để gửi tín hiệu đến từng qubit. Khi số lượng qubit tăng lên, việc thu nhỏ các bộ phận là điều hết sức cần thiết.
Chip máy tính lượng tử Google Sycamore có 54 qubit xếp thành hàng trong không gian hai chiều. Khi chạy chương trình trên chip, cấu hình của qubit sẽ thay đổi. Hình ảnh dưới đây mô tả tượng trưng từng trạng thái của qubit với các lớp khác nhau khi thời gian trôi qua.
Google sẽ tiếp tục cải thiện hệ thống máy tính lượng tử bằng cách tăng số lượng qubit xử lý dữ liệu và giảm lỗi.
Quá trình các qubit giao tiếp với nhau có liên quan đến việc gửi xung điện được kiểm soát rất chặt chẽ. Hình ảnh dưới đây cho thấy màn hình dao động ở trên, xuống các dây liên kết trực tiếp với bộ xử lý điện toán lượng tử.
Màn hình phía dưới thể hiện các hướng dẫn xử lý dữ liệu thực tế được gửi đến hệ thống máy tính lượng tử của Google.
Theo Cnet
