MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ KHUẾCH ĐẠI - SỨC MẠNH MỚI CHO HÓA HỌC HIỆN ĐẠI

Nguồn: http://www.nobelprize.org/

Máy tính lượng tử mang trong mình triển vọng về việc mô phỏng các phân tử phức tạp nằm ngoài khả năng của máy tính cổ điển. Để hiểu được chúng ta đã đến gần việc thực hiện điều đó như thế nào, các nhà nghiên cứu đã xem xét cấu hình yêu cầu để một máy tính lượng tử có thể vượt trội hơn máy tính cổ điển trong việc tính toán tính chất phân tử. Phát hiện của họ được đăng trên Physical Review A, chỉ ra rằng máy tính lượng tử sử dụng những thuật toán hiện thời có thể cần đén 10^28 cổng lượng tử để mô phỏng một hợp chất hóa học đơn giản.


Một máy tính lượng tử chứa thông tin ở dạng các bit lượng tử (qubit), nó cho chúng khả năng để thực hiện những tác vụ cụ thể trong thời gian ngắn hơn nhiều so với máy tính thông thường. Một ví dụ kinh điển là bài toán phân tích thành thừa số nguyên các số lớn, nhưng để có thể vượt xa phương pháp phân tích truyền thống, một máy tính lượng tử cần vài ngàn qubit, vượt xa 14 qubit mà các nhà nghiên cứu có thể kết nối hiện nay.

Máy tính lượng tử và hóa học

Máy tính lượng tử có thể chứng minh giá trị của mình trong các lĩnh vực khác sớm hơn, chẳng hạn như trong hóa lượng tử. Mô phỏng một phân tử nước chỉ yêu cầu 14 qubit (trái với 2^14 bit cần bởi máy tính truyền thống). Tuy nhiên các phép tính lượng tử trên qubit cần dựa vào các cổng logic, thứ mà hiện nay bị giới hạn ở con số vài trăm trên một thiết bị. Dave Wecker thuộc Microsoft Research ở Redmond Washington và các đồng nghiệp của mình đã tính toán ra số các cổng cần để mô phỏng một phân tử ở kích thước nhất định. Lấy nước làm ví dụ, họ tính ra rằng cần vài tỉ cổng để tính toán trạng thái bền điện tử khi sử dụng một thuật toán chuẩn.

Các loại cổng logic
Nguồn: i1-news.softpedia-static

Số cổng tăng lên theo phần tỉ đối với các phân tử tương đối lớn hơn (các phân tử này không tính toán được khi sử dụng những phương pháp cổ điển). Đánh giá dựa trên điều không khả thi này, các nhà nghiên cứu kết luận rằng các kĩ sư phần mềm cần tiếp tục nỗ lực trong việc tìm ra các thuật toán mới để giảm số lượng cổng.

Dành cho bạn đọc

Hình: máy tính lượng tử thương mại 
duy nhất cho đến nay
nguồn: http://www.theguardian.com/

Qua bài viết này, bạn đọc có thế thấy rằng để tính toán được chính xác các trạng thái của những chất tưởng chừng như đơn giản nhất (như nước chẳng hạn), phải có một khối lượng tính toán khổng lồ đến mức nào. 

Thế mới thấy, bàn về khoa học cho vui thì vô cùng đơn giản nhưng để nghiên cứu tỉ mỉ thì vô cùng phức tạp và kì công, đến nỗi kể cả những siêu máy tính mạnh nhất ngày nay cũng quá tải. Vì vậy, máy tính lượng tử chính là niềm hy vọng của tương lai khoa học

  

Theo : physics.aps.org

Bài báo gốc:journals.aps.org

Người biên dịch: Nguyễn Trí Toàn Phúc