Hãy hình dung một hàng domino phức tạp, mỗi quân phải ngã chính xác để kích hoạt quân tiếp theo. Nếu mỗi quân domino hơi mất ổn định, kết quả cuối cùng sẽ bị ảnh hưởng. Mạch lượng tử hoạt động tương tự: chúng gồm nhiều bước nhỏ (operations) phối hợp để xử lý thông tin. Nhưng khi nhiễu xuất hiện, hiệu quả của các bước trước đó dần biến mất.

Nhiễu giới hạn sức mạnh tính toán lượng tử

Nghiên cứu mới cho thấy nhiễu đặt ra giới hạn nghiêm ngặt về độ sâu của mạch lượng tử – tức số bước có thể thực hiện liên tiếp. Đồng thời, nhiễu khiến một phần mạch dễ mô phỏng hơn bằng máy tính cổ điển.

Công trình do Armando Angrisani và Yihui Quek (EPFL), Antonio Anna Mele (Đại học Tự do Berlin) và Daniel Stilck França (Đại học Copenhagen) dẫn dắt, vừa được công bố trên Nature Physics ngày 2/4/2026.

Vì sao chỉ lớp cuối cùng quan trọng

Phân tích cho thấy trong hầu hết mạch lượng tử nhiễu, chỉ những bước cuối cùng ảnh hưởng đáng kể đến kết quả. Các bước đầu tiên dần “mất dấu” khi nhiễu tích tụ.

Điều này đồng nghĩa: khi máy tính lượng tử ước lượng năng lượng hoặc trạng thái qubit, kết quả chủ yếu do các lớp cuối quyết định. Các thao tác trước đó gần như bị xóa khỏi “bộ nhớ” của hệ thống.

Vì sao mạch nhiễu vẫn hoạt động

Mặc dù nhiễu làm giảm hiệu quả, các mạch lượng tử vẫn có thể được “huấn luyện” cho một số tác vụ. Nguyên nhân là các lớp cuối vẫn giữ tác động, trong khi phần còn lại mờ nhạt. Do đó, một mạch sâu nhưng nhiễu nhiều thực chất hoạt động giống mạch nông hơn.

Ý nghĩa cho công nghệ lượng tử tương lai

Phát hiện này mang lại cái nhìn thực tế hơn về khả năng của máy tính lượng tử hiện tại và trong tương lai gần. Việc tăng số bước không đảm bảo hiệu năng, trừ khi có giải pháp giảm nhiễu hoặc thiết kế mạch thích ứng với nhiễu.

Nghiên cứu cũng cảnh báo: mạch nhiễu có vẻ dễ huấn luyện, nhưng đó là vì nhiễu đã làm giảm độ phức tạp. Nếu coi nhiễu là yếu tố “vô hại”, chúng ta có thể đặt kỳ vọng quá lạc quan về sức mạnh của máy tính lượng tử.