IQM thông báo, mã barbell có khả năng giảm tỷ lệ lỗi logic đến 1.000 lần so với mã surface thông dụng hiện nay, đồng thời chỉ đòi hỏi số lượng qubit vật lý bằng 1/8. Quá trình phát triển và phân tích hiệu quả của mã được công bố trên cơ sở dữ liệu arXiv tháng này.

Theo CNBC, máy tính lượng tử sử dụng định luật cơ học lượng tử để giải quyết những vấn đề quá phức tạp với máy tính truyền thống, vốn lưu trữ thông tin dưới dạng bit (0 và 1). Thay vào đó, máy tính lượng tử dùng bit lượng tử hay qubit, có thể là 0, 1 hoặc giá trị ở giữa. Chúng có thể xử lý khối lượng dữ liệu lớn hơn rất nhiều, thúc đẩy đột phá trong các lĩnh vực như y học, khoa học, tài chính.

Tuy nhiên, máy tính lượng tử dễ hỏng và dễ tạo ra lỗi nên chưa thể hữu ích và thiết thực. Sửa lỗi được xem là một trong những thách thức chính cho phép chúng giải quyết các vấn đề có giá trị thương mại trên quy mô lớn.

Giới nghiên cứu sử dụng kỹ thuật sửa lỗi lượng tử - phân tán thông tin trên nhiều qubit vật lý để tạo ra qubit logic đáng tin cậy hơn. Tuy nhiên, các phương pháp hiện nay thường đòi hỏi số lượng lớn qubit và phần cứng phức tạp. Theo IQM, mã barbell hướng đến cải thiện cả hiệu quả lẫn tính thực tiễn bằng cách giảm tỷ lệ lỗi, đồng thời giảm số lượng qubit vật lý yêu cầu để bảo vệ thông tin lượng tử.

Mã barbell được thiết kế đặc biệt cho kiến trúc bộ xử lý Constellation của IQM, vốn có khả năng kết nối nâng cao giữa các qubit. Trong hệ thống này, mỗi qubit có thể tương tác trực tiếp với tối đa 12 qubit lân cận, so với chỉ 4 qubit trong cấu trúc lưới vuông truyền thống.

Công ty cho biết, thiết kế này giúp sửa lỗi hiệu quả mà không cần thêm nhiều phần cứng phức tạp. Mã Barbell sử dụng một liên kết ghép nối dài cho mỗi qubit thứ hai, giảm nhu cầu dùng nhiều bộ ghép nối giao cắt tầm xa có thể làm phức tạp quá trình chế tạo chip. Bằng cách tận dụng khả năng kết nối của bộ xử lý, mã mới có thể tạo ra sự vướng víu lượng tử cần thiết cho việc sửa lỗi trong khi vẫn giữ yêu cầu phần cứng ở mức tương đối thấp.

IQM cho biết, phương pháp mới hướng đến những bộ xử lý lượng tử siêu dẫn thực tế thay vì hệ thống lý tưởng hóa trong phòng thí nghiệm. "Chúng tôi đang tiên phong mở ra chương tiếp theo trong lĩnh vực điện toán lượng tử. Phương pháp mới cung cấp một lộ trình cạnh tranh cao để mở rộng quy mô sửa lỗi lượng tử bằng qubit siêu dẫn, tạo tiền đề cho máy tính lượng tử quy mô lớn có khả năng chịu lỗi", Jan Goetz, đồng sáng lập kiêm CEO của IQM, cho biết.

Mã barbell được công bố trong bối cảnh IQM chuẩn bị triển khai các hệ thống lượng tử 150 qubit cho khách hàng cuối năm nay. Trước đó, công ty cũng giới thiệu IQM Halocene, máy tính lượng tử được thiết kế để thử nghiệm và phát triển công nghệ sửa lỗi.

Năm ngoái, tại hội nghị nhà phát triển GTC Paris của Nvidia, CEO Jensen Huang cho rằng điện toán lượng tử đang tiến đến điểm ngoặt. Ông nhận định, công nghệ điện toán lượng tử mà các công ty đã phát triển suốt nhiều thập kỷ sẽ sớm gặt hái thành công khi các hệ thống nhanh chóng trở nên "mạnh mẽ hơn, đạt hiệu suất cao hơn và bền bỉ hơn".

Thu Thảo tổng hợp