Chip lượng tử tiên tiến nhất của Google, Willow
(blog.google)- Willow, chip lượng tử mới do Google phát triển, đưa việc xây dựng máy tính lượng tử quy mô lớn tiến thêm một bước nhờ giảm tỷ lệ lỗi và cải thiện hiệu năng
- Willow hoàn thành trong chỉ 5 phút một phép tính mà siêu máy tính hiện nay sẽ mất 10 zetta-năm (10^25 năm), qua đó chứng minh tiềm năng của điện toán lượng tử.
Thành tựu và tính năng chính
- Đột phá trong sửa lỗi lượng tử:
- Thành công trong việc giảm tỷ lệ lỗi theo cấp số nhân khi sử dụng nhiều qubit hơn
- Đạt được cột mốc quan trọng "below threshold" trong sửa lỗi lượng tử
- Triển khai sửa lỗi theo thời gian thực để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy
- Hiệu năng tính toán vượt trội:
- Trong benchmark random circuit sampling (RCS), thực hiện tác vụ với tốc độ nhanh hơn hàng tỷ lần so với siêu máy tính hiện có
- Lập kỷ lục hiệu năng chip lượng tử tốt nhất hiện nay với 105 qubit
- Quy trình sản xuất mới:
- Được thiết kế và chế tạo tại cơ sở sản xuất tiên tiến nhất
- Tối ưu hóa tối đa cả chất lượng của từng thành phần lẫn chất lượng tích hợp hệ thống
Tiến bộ kỹ thuật của Willow
1. Sửa lỗi lượng tử
- Thực hiện kiểm thử tăng dần với các mảng qubit (3x3, 5x5, 7x7) và thành công giảm một nửa tỷ lệ lỗi
- Chứng minh được kết quả rằng "hệ thống lượng tử trở nên mạnh hơn khi số lượng qubit tăng lên"
2. Benchmark RCS
- Random circuit sampling:
- Xác minh liệu máy tính lượng tử có thể thực hiện các tác vụ mà máy tính truyền thống không thể giải được hay không
- Willow đạt hiệu năng cao nhất từ trước đến nay trong RCS và chứng minh "ưu thế lượng tử"
3. Chất lượng thiết kế và sản xuất
- Thời gian T1 (thời gian qubit duy trì kích thích) đạt khoảng 100 micro giây, cải thiện gấp 5 lần
- Tối đa hóa hiệu năng toàn hệ thống nhờ sự kết hợp giữa qubit chất lượng cao và các cổng lượng tử
Tiềm năng và tương lai của Willow
Khả năng ứng dụng thương mại
- Willow mở ra khả năng phát triển các thuật toán lượng tử "thực tiễn và hữu ích về mặt thương mại"
- Mục tiêu tiếp theo là chứng minh phép tính hữu ích đầu tiên mà máy tính lượng tử có thể dùng để giải quyết các vấn đề thực tế
Hiệp lực giữa điện toán lượng tử và AI
- Được kỳ vọng đóng vai trò then chốt trong tạo dữ liệu huấn luyện AI, phát hiện thuốc mới và thiết kế pin tiết kiệm năng lượng
- Khả năng mở rộng và hiệu năng của điện toán lượng tử được dự báo sẽ thúc đẩy sự phát triển của AI
Willow sẽ khẳng định khả năng ứng dụng thương mại của điện toán lượng tử và trở thành nền tảng dẫn dắt đổi mới trong nhiều lĩnh vực như khoa học, năng lượng và AI.
1 bình luận
Ý kiến Hacker News
Đây là một công bố quan trọng về điện toán lượng tử. Các thuật toán không kháng lượng tử dùng khóa 256 bit cần khoảng 2.500 qubit. Việc ổn định được hơn 100 qubit là điều mà nhiều người từng cho là bất khả thi. Điện toán lượng tử có thể thay đổi rất nhiều thứ nên mọi người có xu hướng phớt lờ nó. AI và bảo mật dữ liệu có thể thay đổi rất lớn.
API đã mở nhưng phản hồi quay về trước 300ms so với lúc gửi yêu cầu. Đang băn khoăn không biết nên dùng khối
try{}vàpredestined{}, hay dùng thư viện Bootstrap Paradox để xử lý việc này.Có một khái niệm cho rằng tính toán lượng tử diễn ra ở nhiều vũ trụ song song. Có một khoảng cách rất lớn giữa bằng chứng và kết luận. Tò mò không biết các chuyên gia điện toán lượng tử có nghĩ rằng họ đang mượn năng lực tính toán từ các vũ trụ khác hay không.
Tò mò không biết có nên chờ blog của Scott Aaronson để đánh giá tầm quan trọng của công bố này hay không.
Bài toán benchmark tiêu chuẩn mà Willow thực hiện trong chưa đầy 5 phút là bài toán mà siêu máy tính nhanh nhất hiện nay sẽ mất 10 sextillion năm để tính.
Có một khái niệm cho rằng tính toán lượng tử diễn ra ở nhiều vũ trụ song song. Tò mò không biết đây có phải là đang bơm entropy sang các vũ trụ khác hay không, và liệu có thể tính ra có bao nhiêu vũ trụ từ thời gian tính toán hay không. Chip lượng tử trong vũ trụ của chúng ta cần được làm lạnh, vậy các vũ trụ khác được làm lạnh như thế nào?
Đây là thời điểm tốt để học một cách bài bản nền tảng toán học của điện toán lượng tử. Có thể tự học tại Quantum Formalism Academy.
Tuyên bố rằng trên Willow, càng dùng nhiều qubit thì lỗi càng giảm và hệ thống càng mang tính lượng tử hơn là một tuyên bố rất đáng kinh ngạc. Điều này mâu thuẫn với kinh nghiệm lịch sử về sửa lỗi lượng tử.
Đã gặp Julian ở UCSB. Anh ấy rất thông minh, tử tế và hướng ngoại. Rất vui khi thấy công trình nghiên cứu của anh ấy được công bố.
Theo blog Google Research, đây là bộ xử lý lượng tử đầu tiên cải thiện theo cấp số nhân khi qubit đã sửa lỗi trở nên lớn hơn. Điều này về cơ bản đảo ngược bài toán mở rộng của tính toán lượng tử.