Gã khổng lồ công nghệ Google tuyên bố vừa đạt được một bước đột phá trong lĩnh vực điện toán lượng tử, khi phát triển một thuật toán mới nhanh hơn các siêu máy tính mạnh nhất hiện nay 13.000 lần. Thành tựu này có thể đẩy nhanh các ứng dụng thực tiễn trong y học và khoa học vật liệu trong vòng 5 năm tới.
Thuật toán này có tên là "Quantum Echoes". Đây là một loại thuật toán lần đầu tiên xuất hiện, được gọi là bộ tương quan ngoài trật tự thời gian (OTOC), có khả năng giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cấu trúc của các hệ thống tự nhiên phức tạp, từ phân tử cho đến các lỗ đen.
Nhà khoa học chính của Google Quantum AI, Vadim Smelyanskiy, giới thiệu thuật toán Quantum Echoes.
Điểm mấu chốt của công bố này không chỉ nằm ở tốc độ. Được vận hành bởi chip lượng tử Willow (được công bố vào tháng 12/2024), Google khẳng định đây là lần đầu tiên một thuật toán lượng tử "có thể kiểm chứng" (verifiable) được chạy thành công. Điều này có nghĩa là thuật toán có thể đạt được cùng một kết quả chính xác trên bất kỳ phần cứng lượng tử nào, được coi là một bước tiến cực kỳ quan trọng để tạo ra các kết quả có thể lặp lại và mở rộng quy mô, vốn là điều bắt buộc cho các ứng dụng thực tế.
Những phát hiện này đã được Google trình bày chi tiết trong hai nghiên cứu công bố vào tháng 10/2025 (một trên tạp chí Nature và một trên arXiv). Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật này như một "thước đo phân tử" để đo chính xác khoảng cách giữa các nguyên tử, mở khóa các cấu trúc hóa học.
Thuật toán này hoạt động như thế nào?
Một cách đơn giản, điện toán lượng tử sử dụng các "qubit" (thay vì bit 0 và 1 truyền thống) có thể tồn tại ở nhiều trạng thái cùng lúc (gọi là chồng chập). Vấn đề lớn nhất của qubit là chúng cực kỳ nhạy cảm và dễ bị lỗi.
Thuật toán Quantum Echoes của Google giải quyết vấn đề này bằng một phương pháp thông minh. Cụ thể, nó sẽ gửi một tín hiệu được thiết kế tỉ mỉ vào hệ thống chip Willow, phá vỡ một qubit, sau đó ngay lập tức đảo ngược quá trình đó. Khi tín hiệu quay trở lại, nó tạo ra một "tiếng vọng", cho phép các nhà khoa học đo lường trạng thái của qubit với độ nhạy cực cao. Kỹ thuật này giúp giảm đáng kể tỷ lệ lỗi của hệ thống xuống "dưới ngưỡng" cho phép.
Con chip xử lý lượng tử Willow của Google.
Ý nghĩa của đột phá
Đây không còn là lý thuyết suông. Trong một thí nghiệm chung với đại học UC Berkley (Mỹ), thuật toán Quantum Echoes đã được sử dụng để phân tích cấu trúc của hai phân tử. Kết quả thu được hoàn toàn trùng khớp với các phương pháp truyền thống (như Cộng hưởng Từ Hạt nhân - NMR), chứng minh tính hiệu quả của nó.
Trong một bài đăng trên blog, Google ví von bước tiến này giống như việc phát minh ra kính thiên văn hay kính hiển vi, tạo ra một "kính quan sát lượng tử" có khả năng đo lường những hiện tượng tự nhiên mà trước đây chúng ta không thể thấy được.
Những phát triển này có thể mang tính cách mạng trong việc chế tạo các loại thuốc mới, mở rộng hiểu biết về các bệnh phức tạp như Alzheimer, hoặc thiết kế ra các vật liệu công nghiệp siêu bền.
Tuy nhiên, các chuyên gia vẫn cảnh báo rằng chặng đường từ phòng thí nghiệm ra thế giới thực vẫn còn dài. Google đang trong một cuộc chạy đua khốc liệt với các đối thủ sừng sỏ như IBM, Microsoft và các tập đoàn công nghệ Trung Quốc. Dù vậy, Quantum Echoes là một dấu hiệu tích cực, cho thấy phần cứng lượng tử (như chip Willow) cuối cùng cũng bắt đầu tìm thấy các ứng dụng thực tế.
Bạch Ngân - Yahoo Tech
