Intel gia nhập cuộc đua điện toán lượng tử

Tunnel Falls chứa 12 thành phần xử lý dữ liệu cơ bản được gọi là qubit. Đây là bước tiến quan trọng trong nỗ lực của nhà sản xuất chip nhằm phát triển phần cứng máy tính lượng tử.

Không giống hầu hết đối thủ cạnh tranh, Intel tạo ra các qubit từ các electron riêng lẻ được đặt trong chip máy tính cung cấp sức mạnh cho hàng triệu PC. Các đối thủ như IBM, Google, Quantinuum và IonQ đã chạy đua máy tính lượng tử trong nhiều năm. Nhưng Intel tin vận may sẽ đến với họ khi kết hợp chip lượng tử với chip phổ thông.

Jim Clarke, Giám đốc phần cứng máy tính lượng tử tại Intel Labs, nói: “Intel sản xuất chip điện toán lượng tử tại nhà máy D1 ở Oregon. Người dùng sẽ không mua máy tính lượng tử cho nhu cầu thường ngày nhưng nhiều nhà khoa học, công ty dịch vụ tài chính đang tìm kiếm đột phá về công nghệ, y học. Chính phủ cũng tìm cách bẻ khóa các thông tin liên lạc được mã hóa của kẻ thù. Máy tính điện toán lượng tử sẽ giải quyết nhu cầu đó”.

Ông cho rằng phần lớn máy tính lượng tử hiện nay vẫn chưa thực tế và cần nhiều năm mới đáp ứng được kỳ vọng. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang hoàn thiện công nghệ qua từng năm. Intel kỳ vọng sẽ giúp tiến trình này tăng tốc bằng cách chế tạo nhiều chip lượng tử.

Đại học Maryland, một trong những trung tâm được hưởng lợi từ chương trình của chính phủ Mỹ nhằm đẩy nhanh tiến độ điện toán lượng tử, sẽ dùng máy của Intel.

Cuộc đua điện toán lượng tử

Mỗi công ty công nghệ có một cách tiếp cận khác nhau với điện toán lượng tử. Intel đang dùng các điện tử lưu trữ dữ liệu với thuộc tính cơ học lượng tử được gọi là spin. IBM và Google lại dùng các mạch điện nhỏ bằng vật liệu siêu dẫn. IonQ và Quantinuum điều khiển các nguyên tử tích điện trong một bộ lưu trữ.

Những cách tiếp cận khác nhau liên quan đến các nguyên tử trung tính và hạt photon. Ở quy mô đủ nhỏ, cơ học lượng tử thống trị vật lý và bất cứ thứ gì cũng có thể trở thành qubit. Nhà tiên phong về điện toán lượng tử và nhà nghiên cứu Seth Lloyd của MIT cho rằng: “Điện toán lượng tử không phải là một cuộc chạy đua như trong thị trường chip máy tính truyền thống. Nó giống như một con ngựa đọ sức với một con chim ưng, một chiếc mô tô và một vận động viên chạy nước rút Olympic”.

Intel thích cách tiếp cận này. Clarke cho biết Tunnel Falls đang được sản xuất, nhưng công ty sẽ thiết kế bản nâng cấp ngay sau đó. 12 qubit chỉ là một phần rất nhỏ so với những gì cần thiết cho các máy tính lượng tử, nhưng Intel đã bắt đầu với một phương pháp đơn giản được thiết kế để đẩy nhanh tiến độ.

Clarke nói cột mốc quan trọng tiếp theo công ty hướng đến là vài nghìn qubit trong 3-4 năm tới. “Có lẽ phải đến đầu những năm 2030, chúng ta mới có một triệu qubit làm thay đổi hoàn toàn thế giới”, Clarke nói.

Các máy tính lượng tử ngày nay đa phần được thiết kế như những chiếc đèn chùm công nghệ cao, với các ống dẫn giao tiếp bằng kim loại vòng xuống bộ xử lý. Nhưng thiết kế cồng kềnh đó không phù hợp với hàng nghìn hoặc hàng triệu qubit. Intel tin các chip điều khiển và công nghệ kết nối chip của họ sẽ là mấu chốt cho một hệ thống lớn hơn.

Những đột phá mới

Một trong những đối thủ lớn nhất của Intel là IBM – công ty đã cung cấp máy tính lượng tử 127 qubit để nghiên cứu và dùng trong thương mại. Một máy 433 qubit cũng đã được thiết lập và chạy.

Jerry Chow, lãnh đạo phần cứng máy tính lượng tử của IBM, nói: “Chúng tôi có kế hoạch xây dựng các cỗ máy lên đến hàng trăm nghìn qubit bằng cách dùng qubit siêu dẫn”.

Hôm 14/6, IBM công bố chip điện toán lượng tử Eagle 127 qubit của họ đã có thể vượt qua máy thông thường trong việc mô phỏng vật lý, tạo ra các hiệu ứng như từ tính.

Clarke cho biết Intel đã thử và không tiếp cận qubit siêu máy tính. Các qubit spin của họ nhỏ hơn một triệu lần so với mạch siêu dẫn, cho phép công ty lắp 25.000 qubit trên mỗi tấm wafer silicon 300 mm.

Khi phát hiện ra vấn đề trong việc chế tạo chip lượng tử, Intel đã tìm ra cách điều chỉnh qubit để sản xuất chip truyền thống chứ không làm siêu chip. Tuy nhiên, nhiều nhà nghiên cứu không đồng ý cách tiếp cận này của Intel.

Các kỹ sư của Google cho rằng siêu máy tính mới là tương lai của máy tính lượng tử. Trong khi đó, Peter Chapman, Giám đốc điều hành của IonQ, nhận xét cách tiếp cận của Intel quá cứng nhắc đối với máy tính lượng tử quy mô lớn. IonQ dùng ma trận ion di chuyển các nguyên tử tích điện xung quanh, cho phép các qubit tương tác với nhau để tính toán. Ông nói, việc cố định qubit trên bề mặt của chip làm phức tạp đáng kể quá trình tính toán.

“Những gì hoạt động trong điện toán trước đây – bộ xử lý dựa trên silicon – không phải giải pháp phù hợp cho thời đại lượng tử. Những bất đồng sâu sắc về cách tiếp cận sẽ có lời giải khi máy móc phát triển hơn. Các kế hoạch của Intel dựa vào lợi thế sản xuất, khai thác kinh nghiệm. Nhưng tương lai không ai cần một chi tiết như vậy trong máy móc của mình”, Chapman nói.

Khương Nha (theo Cnet)