Vấn đề Lượng tử: Bạn Không Bao Giờ Thực Sự Biết Tương Lai

Chi tiết

Mọi người đã tranh luận liệu máy tính lượng tử có phải là mối đe dọa thực tế đối với mạng lưới Bitcoin trong hơn một thập kỷ. Đó là một chủ đề nghiêm túc được thảo luận hơn 13 năm trước khi tôi lần đầu tiên khám phá ra Bitcoin. 

Đã có khá nhiều tiến bộ, cả về lý thuyết lẫn kỹ thuật thực tế, kể từ thời điểm xa xưa khi tôi chỉ là một kẻ ngốc nghếch cố gắng tìm hiểu chuyện gì đang xảy ra ở đây. 

Hai cột mốc quan trọng đã đạt được kể từ đó tạo ra sự khác biệt đáng kể về khả năng một máy tính lượng tử khả thi thực sự được sản xuất trong khoảng một thập kỷ tới. Điều đó không có nghĩa là nó sẽ đạt đến mức độ phổ biến, hoặc thậm chí là tương đối dễ tiếp cận đối với những người có nguồn vốn lớn. 

Nhưng rất có thể một số máy khả thi sẽ được sản xuất trong tương lai gần. 

Cải tiến lớn đầu tiên là về sửa lỗi. Để giải quyết nhiễu vốn có khi làm việc với những thứ ở quy mô nhỏ như vậy, để có được một qubit logic hữu ích trong tính toán thực tế đòi hỏi phải sử dụng nhiều qubit vật lý dự phòng. 

Cách tiếp cận tiên tiến trước đây là mã bề mặt, một cách gộp nhiều qubit vật lý lại với nhau trong một lưới và sử dụng một số trong số chúng làm qubit kiểm tra định kỳ "kiểm tra" các qubit lân cận để đảm bảo không có lỗi nội bộ trong trạng thái chồng chập xảy ra (mà không làm sụp đổ trạng thái chồng chập). Các khoảng trống trong mỗi lưới cần được lấp đầy bằng các qubit kiểm tra. 

Yêu cầu qubit kiểm tra này tạo ra chi phí bổ sung có thể lên tới gần 1.000 qubit vật lý cho mỗi qubit logic, và nó trở nên tệ hơn ở quy mô lớn vì các qubit kiểm tra chỉ có thể kiểm tra các qubit ngay cạnh chúng. Vì vậy, mỗi nhóm qubit cần có các bộ kiểm tra ở khoảng cách đều nhau. 

Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp lượng tử (qLDPC) loại bỏ nút thắt cổ chai này, cho phép các qubit kiểm tra kiểm tra các qubit khác ở khoảng cách xa (thông qua các đường dẫn đan xen để giao tiếp qua các phần chip, hoặc bằng cách di chuyển vật lý các nguyên tử như trong thiết kế nguyên tử trung hòa) trên toàn bộ thiết bị. Điều này đã cho phép giảm 10 lần số lượng qubit vật lý cần thiết để tạo ra một qubit logic đáng tin cậy. 

Đó không phải là điều đáng xem thường. Mặc dù có thể chưa phải là một cỗ máy hoàn chỉnh đang tiến bộ trong việc đạt được hiệu quả cao hơn, nhưng đó là những cải thiện hiệu quả vật chất trong các quy trình kỹ thuật nền tảng cho việc sản xuất một máy tính lượng tử hoàn chỉnh. 

Thứ hai liên quan đến một câu hỏi cơ bản hơn về khẳng định rằng việc thêm nhiều qubit vật lý dẫn đến giảm nhiễu tổng thể trong hệ thống thay vì tăng. Điều này thực sự vẫn chỉ là lý thuyết, và bạn phải nhớ rằng cho đến ngày nay vẫn chưa có một máy tính lượng tử hoàn chỉnh nào thực hiện đầu cuối một phép tính mà máy tính cổ điển không thể làm được. 

Google đã thực hiện một thí nghiệm sử dụng chip Sycamore (và sau đó là Willow) của họ để xác minh thực nghiệm hiệu ứng của việc thêm nhiều qubit vật lý. Cần nói rõ rằng, đây không phải là một minh chứng về việc thực hiện các phép tính, mà chỉ đơn giản là một minh chứng về việc lưu trữ thông tin trong bộ nhớ mà không bị suy giảm. 

Họ đã chứng minh thông qua việc sử dụng các qubit logic bao gồm một bó 17 qubit vật lý, một bó 49 qubit vật lý và một bó 101 qubit vật lý rằng tỷ lệ lỗi logic, tần suất hỏng dữ liệu, giảm khi số lượng qubit vật lý tăng lên. Thử nghiệm này đã vượt qua một ngưỡng quan trọng, nơi qubit logic được tạo ra từ các qubit vật lý độc lập duy trì sự kết hợp lâu hơn bất kỳ qubit vật lý riêng lẻ nào mà nó được tạo thành. 

Một lần nữa, đây không phải là bước nhảy vọt đến một máy tính lượng tử hoàn chỉnh thực hiện các phép tính mà máy cổ điển không thể làm được, nhưng đó là tiến bộ vật chất chứng minh một trong những giả định cơ bản nền tảng của máy tính lượng tử. 

Đây không phải là những điều duy nhất mà chúng ta đang tìm ra giải pháp tốt hơn trong không gian vấn đề này. Trí tuệ nhân tạo đã trở thành một thành phần lớn trong các hệ thống này. Nó đang được sử dụng trong quá trình thực tế đọc và giải mã thông tin từ máy tính lượng tử, một nút thắt cổ chai lớn để thực sự sử dụng nó ở quy mô lớn. 

AI cũng đang được sử dụng trong việc phát triển các thuật toán lượng tử mới được tối ưu hóa cho các loại máy này, và với loạt sự kiện gần đây về AI giúp giải quyết (hoặc thậm chí bác bỏ các phỏng đoán hiện có) các vấn đề lớn trong lĩnh vực toán học, đây thực sự không phải là một bước nhảy vọt điên rồ khi xem xét khả năng có những đột phá lớn do AI mang lại. 

Chúng cũng được sử dụng trong việc thiết kế các mạch lượng tử vật lý thực tế được xây dựng bằng các kiến trúc khác nhau. Đây thực sự là một vấn đề rất phức tạp, tìm cách tối ưu để bố trí các cổng lượng tử trong không gian vật lý để giảm thiểu nhiễu ở cấp độ lượng tử, mà không tạo ra quá nhiều không gian trống dẫn đến độ trễ, kém hiệu quả và các vấn đề khác cần giải quyết. 

Đây là một yếu tố rất có thể tăng tốc tiến độ giải quyết các vấn đề cơ bản cần thiết. 

Cuối cùng, theo ý kiến của tôi, điều này quy về một câu hỏi: liệu giả định rằng việc thêm nhiều qubit vật lý giảm nhiễu có thực sự đúng khi nói đến tính toán và thao tác chủ động thông tin lượng tử. 

Nếu giả định đó đúng, và không bị bác bỏ bằng thực nghiệm trong tương lai gần, thì tôi nghĩ có một trường hợp rất thực tế cho việc một máy tính lượng tử khả thi được sản xuất trong mười năm tới. 

Có một lượng lớn tài nguyên đang được đổ vào vấn đề này, tiến bộ đáng kể (nhưng không áp đảo) trong việc giải quyết các phần của vấn đề, và nếu về cơ bản có cách để làm điều gì đó, con người thường tìm ra. 

Tôi không nói rằng đã đến lúc hoảng loạn, nhưng đừng coi thường khả năng đó. 

Bài viết này được đăng trong ấn bản in mới nhất của Bitcoin Magazine, Vấn đề Lượng tử. Chúng tôi chia sẻ nó ở đây như một cái nhìn sớm về các ý tưởng được khám phá trong toàn bộ ấn bản.

Liquid Nhận Lại 3.400 BTC Sau Các Cuộc Đàm Phán Trên Chuỗi; Mũ Trắng Giữ 598,5 BTC

Raiffeisen Bank International Sẽ Triển Khai Dịch Vụ Bitcoin Trên Toàn Châu Âu Trong Thỏa Thuận Bitpanda Mở Rộng

CEO BitGo Mike Belshe: Tại Sao Sự Mất Giá Đô La Thúc Đẩy Nền Kinh Tế Hình Chữ K

Dự Báo Thị Trường BTC & Sự Chấp Nhận Của Tổ Chức với Daniel Hinton của UTXO

Đánh Giá Mối Đe Dọa Lượng Tử Đối Với Bitcoin với Shinobi

Xem trực tiếp, theo dõi các tập và nhận nội dung độc quyền khi đang di chuyển.

Bitcoin Magazine được xuất bản bởi BTC Inc., một công ty con của Nakamoto Inc. (NASDAQ: NAKA).

Đồng tiền liên quan

BTC

Nguồn

Bitcoin Magazine RSS