Máy tính lượng tử được kỳ vọng mang lại sức mạnh tính toán vượt trội, nhưng hiện nay chúng vẫn chưa đáng tin cậy do một vấn đề cốt lõi: tính bất ổn. Thông tin trong hệ thống có thể biến mất rất nhanh, khiến việc thực hiện các phép tính nhất quán trở nên khó khăn. Các nhà khoa học trên toàn thế giới đang nỗ lực giải quyết thách thức này, trong đó có các nhà nghiên cứu tại Na Uy.

“Trong máy tính lượng tử, thông tin được truyền và lưu trữ bằng các qubit (bit lượng tử). Nhưng thông tin lượng tử có thể nhanh chóng bị mất,” giáo sư Jeroen Danon, Khoa Vật lý, Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy (NTNU) cho biết.

Thách thức trong việc đo lường sự mất dữ liệu lượng tử

Một trong những trở ngại lớn nhất là xác định tốc độ biến mất của thông tin. Nếu không có cách đo chính xác, việc cải thiện hệ thống lượng tử trở nên khó khăn hơn nhiều.

“Ở các qubit siêu dẫn – loại được sử dụng phổ biến – thời gian thông tin biến mất trung bình là hợp lý. Nhưng nó lại thay đổi ngẫu nhiên theo thời gian,” Danon giải thích.

Sự khó đoán này khiến việc nghiên cứu càng phức tạp. Các nhà khoa học thiếu một phương pháp nhanh và đáng tin cậy để theo dõi thời gian qubit giữ được thông tin. Giải quyết bài toán đo lường này là chìa khóa để làm cho máy tính lượng tử ổn định và thực tế hơn.

Phương pháp đo lường tốc độ cao mới

Danon và nhóm nghiên cứu đã đưa ra một giải pháp đầy hứa hẹn.

“Chúng tôi hợp tác với nhóm quốc tế do Viện Niels Bohr ở Copenhagen dẫn đầu để phát triển một phương pháp đo mới. Nó cho phép chúng tôi đo thời gian mất thông tin với tốc độ và độ chính xác chưa từng có,” Danon cho biết.

Theo dõi sự suy giảm qubit nhanh hơn 100 lần

Trước đây, việc đo thời gian tồn tại của thông tin lượng tử mất khoảng một giây – quá chậm trong thế giới lượng tử.

“Chúng tôi đã rút ngắn xuống còn khoảng 10 mili giây, tức nhanh hơn hơn 100 lần. Và gần như theo thời gian thực,” Danon nói.

Sự gia tăng tốc độ này giúp các nhà nghiên cứu theo dõi sự mất thông tin khi nó xảy ra, đồng thời phát hiện những dao động nhỏ, nhanh mà trước đây không thể nhìn thấy.

“Điều này sẽ giúp dễ dàng xác định các nguyên nhân cơ bản khiến thông tin biến mất,” ông bổ sung.

Ý nghĩa đối với ngành máy tính lượng tử

Phương pháp mới có thể thay đổi cách các nhà khoa học kiểm thử và tinh chỉnh bộ xử lý lượng tử. Bằng việc có cái nhìn rõ ràng hơn về các quá trình vi mô hạn chế hiệu suất, họ có thể tiến tới xây dựng hệ thống lượng tử ổn định hơn.

Tiến bộ này hứa hẹn đưa máy tính lượng tử đến gần hơn với những ứng dụng thực tế, đáng tin cậy trong đời sống.