Máy tính lượng tử là gì? Những điều cần biết về máy tính lượng tử

Có thể thấy rằng, máy tính lượng tử chính là đột phá ngành khoa học máy tính trong tương lai. Vậy máy tính lượng tử là gì, ứng dụng thực tế ra sao? Hãy cùng shop máy chủ tìm hiểu những thông tin cần thiết  về máy tính lượng tử cho bạn.

Máy tính lượng tử là gì?

Thực tế, ngành khoa học máy tính lượng tử dựa trên các nguyên lý về sự chồng chập (quantum superposition) và vướng víu lượng tử (quantum entanglement) đồng thời sử dụng một phương pháp tính toán khác với phương pháp truyền thống. Xét về lý thuyết, nó sẽ có thể lưu trữ nhiều trạng thái hơn trên mỗi đơn vị thông tin và hoạt động với các thuật toán hiệu quả hơn ở nhiều cấp độ.

Bên cạnh đó, thế hệ siêu máy tính mới này sử dụng kiến ​​thức về cơ học lượng tử (lĩnh vực vật lý nghiên cứu các hạt nguyên tử và hạ nguyên tử) nhằm khắc phục những hạn chế của máy tính truyền thống. Cho dù trong thực tế, tính toán lượng tử phải đối mặt với các vấn đề rõ ràng liên quan đến khả năng mở rộng và tính không nhất quán. Tuy nhiên, nó có thể thực hiện nhiều hoạt động đồng thời và loại bỏ những hạn chế về khả năng xử lý.

Đặc điểm của máy tính lượng tử 

Thông thường, máy tính lượng tử sử dụng qubit làm đơn vị thông tin cơ bản thay vì bit như máy tính thông thường. Điều này có nghĩa là dữ liệu không được xử lý bởi các electron đi qua transistor nữa mà xử lý bởi các nguyên tử được “giam giữ”. Đặc điểm nổi bật là nó cho phép chồng chập lượng tử tuyến tính của hai trạng thái cơ bản (thường được ký hiệu |0> và |1>). Mặt khác, bit lại chỉ có thể có một giá trị tại một thời điểm.

Vì thế, cách hiểu đơn giản là một qubit có thể vừa bằng 0 vừa là 1 tại cùng một thời điểm và sẽ theo các tỷ lệ khác nhau. Nhờ sự đa dạng của các trạng thái này sẽ giúp một máy tính lượng tử chỉ với 30 qubit đã có thể thực hiện 10 tỷ phép toán cùng với số dấu phẩy động trên mỗi giây, cao hơn khoảng 5,8 tỷ so với máy chơi game PlayStation 5 đang mạnh nhất trên thị trường.

Điểm khác giữa máy tính lượng tử và máy tính thông thường 

Nhận thấy, lượng tử và điện toán truyền thống là hai thế giới song song với một số điểm tương đồng và một số điểm khác biệt như việc sử dụng qubit thay vì bit. Một số điểm khác biệt lớn nhất giữa máy tính lượng tử và máy tính thông thường gồm:

• Ngôn ngữ lập trình: Máy tính lượng tử thường không có mã lập trình riêng vì nó yêu cầu các thuật toán rất cụ thể. Nhưng máy tính truyền thống có các ngôn ngữ được tiêu chuẩn hóa như Java, SQL và Python…
• Chức năng: Máy tính lượng tử ra đời không có mục đích sử dụng rộng rãi, hàng ngày giống như máy tính cá nhân (PC). Thay vào đó, những siêu máy tính này phức tạp đến mức chúng chỉ có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như khoa học và công nghệ.
• Kiến ​​trúc: Máy tính lượng tử có kiến ​​trúc đơn giản hơn khi so với máy tính thông thường và chúng không có bộ nhớ hoặc bộ xử lý. Thiết bị chỉ bao gồm một tập hợp các qubit để giúp nó chạy.

Điều kiện hoạt động của máy tính lượng tử là gì?

Thường thì máy tính lượng tử cực kỳ nhạy cảm và yêu cầu các điều kiện áp suất cũng như nhiệt độ và độ cách điện rất cụ thể để đảm bảo hoạt động chính xác. Nếu như xảy ra sự tương tác với các hạt bên ngoài, máy tính có thể xuất hiện các lỗi đo lường. Đây chính là lý do tại sao chúng được niêm phong và phải được vận hành bằng máy tính thông thường.

Bên cạnh đó, máy tính lượng tử hầu như không có áp suất khí quyển và nhiệt độ môi trường gần bằng không tuyệt đối (-273°C) và cách điện khỏi từ trường trái đất. Điều này nhằm ngăn các nguyên tử di chuyển, va chạm với nhau hoặc tương tác với môi trường. Không những thế, các hệ thống này chỉ hoạt động trong khoảng thời gian rất ngắn. Vì thế, thông tin bị hỏng và không thể lưu trữ được khiến việc khôi phục dữ liệu khó khăn.

Ứng dụng của máy tính lượng tử 

Hiện nay có khá nhiều lĩnh vực được cách mạng hóa nhờ những tiến bộ của công nghệ lượng tử. Đây chính là một số lợi ích đáng kể nhất khi sử dụng máy tính lượng tử:

• Tài chính: Nhờ máy tính lượng tử, các công ty sẽ tối ưu hóa hơn nữa danh mục đầu tư của họ. Đồng thời, cải thiện hệ thống mô phỏng cùng với việc phát hiện gian lận.
• Chăm sóc sức khỏe: Lĩnh vực này sẽ đạt được nhiều thành tựu từ việc phát triển các loại thuốc mới và các phương pháp điều trị về mặt di truyền, nghiên cứu DNA.
• An ninh mạng: Lập trình lượng tử còn liên quan đến rủi ro nhưng nó cũng có những tiến bộ trong mã hóa dữ liệu, cụ thể là sự xuất hiện của hệ thống Quantum Key Distribution (QKD) mới. Đây chính là một kỹ thuật mới để gửi thông tin nhạy cảm thông qua tín hiệu ánh sáng và phát hiện những kẻ xâm nhập vào hệ thống.

Di chuyển và vận chuyển: Các công ty như Airbus thường sử dụng công nghệ lượng tử để thiết kế máy bay hiệu quả hơn. Khi đó, Qubit cũng sẽ cho phép tạo ra những tiến bộ đáng kể trong hệ thống lập kế hoạch giao thông và tối ưu hóa tuyến đường

Trên đây là bài viết chia một số thông tin liên quan đến máy tính lượng tử là gì. Mong rằng những thông tin này sẽ hữu ích cho công việc của bạn nhé.