Các mô phỏng lượng tử
Chẳng có gì bất ngờ, thật khó mô phỏng được các quá trình và hệ thống lượng tử trên một máy tính phi lượng tử, thế nên một ứng dụng trọng yếu của điện toán lượng tử sẽ làm tìm hiểu rõ hơn chính vật lí lượng tử, cùng với các ứng dụng của nó.
Ví dụ, xét các va chạm trong một máy gia tốc hạt như Máy Va chạm Hadron Lớn. Một máy tính lượng tử đủ sức mạnh có thể mô phỏng những va chạm này trong một thí nghiệm ảo, cho thấy năng lượng được tạo ra và các hạt con cháu được tạo ra một cách chi tiết ngay trước khi thí nghiệm thực sự được tiến hành. Lạ hơn nữa, máy tính lượng tử có thể được dùng để mô tả các va chạm tại lõi của sao neutron, nơi nhiệt độ và áp suất lớn đến mức vật chất có thể chuyển thành chất siêu chảy siêu dẫn bị chi phối bởi lực hạt nhân mạnh. Những ứng dụng trần tục hơn có thể bao gồm việc cho phép hiểu rõ hơn các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (tức là gần 0oC hơn), và bao gồm cả việc thiết kế các máy tính lượng tử tốt hơn!
Xây dựng máy tính lượng tử
Điện toán lượng tử vẫn còn trong giai đoạn trứng nước của nó: phép kiểm tra thực nghiệm đầu tiên về một thuật toán lượng tử xảy ra vào năm 1998 ở Oxford, chỉ sử dụng hai qubit giữ trong một máy quét MRI. Trong năm này, một máy vi tính ba qubit đã được chế tạo và, vào năm 2000, Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos ở Mĩ đã có và cho chạy một máy tính lượng tử cộng hưởng từ bảy qubit. Tuy nhiên, các hệ thống này quá cơ bản nên chúng chỉ có thể giải được những bài toán đơn giản nhất. Vào năm 2001, thuật toán Shor lần đầu tiên được giới thiệu tại Đại học Stanford. Chiếc máy tính lượng tử đạt được thuật toán này (tính được rằng hai thừa số nguyên tố của 15 là 3 và 5) cũng chỉ có bảy qubit.
Tuy nhiên, vào năm 2012, một công ty ở Canada tên là D-Wave tuyên bố đã chế tạo được một máy vi tính 84 qubit sử dụng sự tôi luyện lượng tử, và vào năm 2015 họ công bố con chip 1.000 qubit đầu tiên. Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học ngờ vực cho rằng, mặc dù những chiếc máy này có thể mô tả theo chuyên môn là máy tính lượng tử, nhưng trên thực tế chúng chẳng nhanh gì hơn các máy vi tính thông thường.
Vật lí Lượng tử Tốc hành
Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
