Chỉ có 8 qubit, bằng một phần nhỏ so với chip lượng tử của Google và IBM, tại sao chip Majorana 1 của Microsoft lại là một cuộc cách mạng về điện toán lượng tử

Chỉ có 8 qubit, bằng một phần nhỏ so với chip lượng tử của Google và IBM, tại sao chip Majorana 1 của Microsoft lại là một cuộc cách mạng về điện toán lượng tử

Chủ nhật, 23/02/2025 14:13
Dù chỉ có chứa một vài qubit, nhưng chip lượng tử mới của Microsoft đang được xem là bước đột phá cách mạng để đưa nhân loại tiến gần hơn tới cuộc cách mạng điện toán lượng tử.

Tuần qua, Microsoft đã công bố một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực điện toán lượng tử với việc ra mắt Majorana 1, bộ vi xử lý lượng tử đầu tiên được chế tạo dựa trên một trạng thái vật chất mới gọi là "topoconductors". Đây là kết quả sau gần 20 năm nghiên cứu không mệt mỏi về hạt Majorana, loại hạt lý thuyết được đề xuất từ năm 1937 nhưng lâu nay vẫn bị coi là bất khả thi để khai thác.

Mặc dù được Microsoft gọi là một bước đột phá quan trọng của điện toán lượng tử, nhưng Majorana 1 lại chỉ có 8 qubit, ít hơn nhiều so với con số 105 qubit của chip lượng tử Willow được Google công bố vài tháng trước đây. Trước đó, vào tháng 12 năm 2023, hãng IBM còn từng ra mắt một chip lượng tử khác có đến 1.121 qubit siêu dẫn – một kỷ lục chưa ai phá được.

Trong khi chỉ có số lượng qubit nhỏ hơn nhiều so với chip lượng tử của các công ty khác, tại sao chip Majorana 1 lại được Microsoft ca ngợi là một bước tiến quan trọng của lĩnh vực điện toán lượng tử như vậy?

tech feature images121
Chip lượng tử Majorana 1 của Microsoft 

Cách tiếp cận hướng đến chất lượng thay vì số lượng

Khác với máy tính thông thường lưu trữ thông tin dưới dạng bit nhị phân 0 và 1, máy tính lượng tử sử dụng qubit (quantum bit) để mã hóa thông tin. Một qubit, nhờ các quy luật cơ học lượng tử, có thể tồn tại đồng thời ở cả trạng thái 0 và 1, hay còn gọi là trạng thái chồng chất (superposition). Nhờ đó, máy tính lượng tử có thể thực hiện nhiều phép tính cùng lúc và nhanh hơn rất nhiều so với máy tính cổ điển, đặc biệt là các tác vụ liên quan đến mã hóa và mô phỏng hệ thống tự nhiên.

Tuy nhiên, việc chế tạo các qubit ổn định và điều khiển chúng lại vô cùng khó khăn vì trạng thái lượng tử rất dễ bị phá vỡ bởi tương tác với môi trường bên ngoài. Để khắc phục vấn đề này, nhiều nhóm nghiên cứu đã tập trung vào việc tạo ra các qubit “chống lỗi” và đây chính là một trong các đặc điểm nổi bật nhất của Majorana 1. Để làm được điều này, Microsoft khai phá một trạng thái chất hoàn toàn mới – ngoài ba trạng thái vật chất truyền thống là rắn, lỏng và khí.

Ông Satya Nadella, CEO của Microsoft, cho biết rằng sau gần 20 năm nghiên cứu, công ty đã tạo ra “topoconductors”, một loại vật liệu độc đáo cho phép xây dựng các qubit ổn định hơn. Nhờ đó, chip Majorana 1 được chế tạo dựa trên “trung tâm topological”, tạo nền tảng cho việc xử lý lượng tử với độ chính xác cao hơn.

new state of matter
Đây là chip lượng tử đầu tiên được chế tạo dựa trên một trạng thái vật chất mới gọi là "topoconductors"

Các vật liệu topoconductors được tạo ra “atom by atom” với sự kết hợp giữa indium arsenide và nhôm, đảm bảo các qubit có tính ổn định vượt trội. Điều này đồng nghĩa với việc dù số lượng qubit ít hơn so với các đối thủ, nhưng các qubit này có độ tin cậy cao hơn và ít bị nhiễu, qua đó giảm nhu cầu về các biện pháp hiệu chỉnh lỗi phức tạp thường phải áp dụng trong các hệ thống lượng tử khác.

Bộ xử lý Majorana 1 sử dụng hạt Majorana – những hạt lý thuyết được dự đoán từ năm 1937 bởi nhà vật lý Ettore Majorana. Các hạt này không tồn tại tự nhiên mà chỉ xuất hiện trong các chất siêu dẫn topological. Microsoft đã tận dụng đặc tính “braided” (đan xen) của các hạt Majorana để xây dựng qubit. Khi các hạt này được “đan xen” một cách chính xác, chúng trở nên rất bền vững với các tác động từ môi trường, do đó khả năng mắc lỗi của qubit được giảm thiểu đáng kể.

Về mặt lý thuyết, một máy tính lượng tử sử dụng hạt Majorana có thể hoàn toàn tránh được các lỗi vốn là vấn đề nan giải của các thiết kế khác. Với các nền tảng lượng tử hiện nay, cần tới hàng trăm qubit vật lý mới tạo ra được một qubit logic đáng tin cậy. Ngược lại, mỗi qubit Majorana đã độc lập và ổn định, do đó có thể mở rộng hệ thống một cách dễ dàng hơn nhiều.

form meets function
Trạng thái vật chất mới này được tạo ra trên chip lượng tử bằng cách kết hợp 2 vật liệu khác trong một vật liệu lượng tử duy nhất.

Với kiến trúc qubit cơ bản vững chắc và có khả năng mở rộng, Majorana 1 có thể chứa tới 1 triệu qubit trên một con chip chỉ bằng lòng bàn tay – một con số mơ ước đối với các nhà nghiên cứu điện toán lượng tử hiện nay. Một con chip lượng tử như vậy sẽ đủ để thực hiện nhiều tác vụ quan trọng của điện toán lượng tử như phá vỡ các lớp mật mã, thiết kế các loại dược phẩm và vật liệu mới.

Sự kết hợp giữa lượng tử và trí tuệ nhân tạo

Một khía cạnh quan trọng khác được ông Satya Nadella nhấn mạnh là tiềm năng khi kết hợp công nghệ lượng tử với trí tuệ nhân tạo (AI). Trong khi AI đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ khả năng xử lý dữ liệu lớn và học máy, thì lượng tử lại mở ra cơ hội xử lý các bài toán tối ưu hóa và mô phỏng vật lý phức tạp vượt trội.

majorana 1 002 4000px 1 ce068ff8e6d74e2a8b91bcdb4c202b2b

Ông Nadella gợi ý rằng, với sự hỗ trợ của lượng tử, AI có thể được cải thiện đáng kể thông qua việc tạo ra dữ liệu tổng hợp (synthetic data) phục vụ cho việc huấn luyện các mô hình học máy, từ đó mở ra những khả năng nghiên cứu mới trong các lĩnh vực khoa học và kỹ thuật. Đây là một điểm sáng thể hiện tầm nhìn chiến lược của Microsoft khi không chỉ tập trung vào cải tiến lượng tử mà còn nghĩ đến việc tích hợp chặt chẽ với các công nghệ tiên tiến khác để thúc đẩy đổi mới toàn diện.

Tầm quan trọng của bước đột phá này còn được ghi nhận bởi DARPA, cơ quan công nghệ quốc phòng tiên tiến của Mỹ, khi họ chọn Microsoft là 1 trong 2 công ty để thực hiện chương trình chứng minh năng lực điện toán lượng tử quy mô lớn. Theo Phó Chủ tịch Zulfi Alam, đây là chương trình nghiên cứu kéo dài nhất (17 năm) trong lịch sử Microsoft và đã mang lại kết quả không chỉ tuyệt vời mà còn rất thực tế, hứa hẹn định hình lại cách thức triển khai điện toán lượng tử trong tương lai.

Tính mở rộng và ổn định của qubit topological của chip Majorana 1 còn mang lại khả năng thương mại to lớn, giúp việc chế tạo các máy tính lượng tử dễ dàng hơn, dễ vận hành hơn, thay thế cho các cỗ máy cồng kềnh hiện nay khi phải đi kèm nhiều hệ thống khác để đảm bảo sự tồn tại của các qubit. Đây cũng là lý do khiến Microsoft tin rằng Majorana 1 sẽ là con đường để xây dựng máy tính lượng tử hữu ích chỉ cần vài năm tới, thay vì hàng thập kỷ như dự báo của CEO NVIDIA, ông Jensen Huang.

Nguyễn Hải

Cùng chuyên mục

34 tuổi, bỏ căn hộ đi thuê 15 triệu/tháng để về sống với bố mẹ

Thứ 7, 07/11/2026 11:55
Sau một thời gian làm việc và thuê nhà bên ngoài, nhiều người mới nhận ra ở với bố mẹ vẫn là phương án tốt nhất.

Hơn 40 con cá voi hoa tiêu chết hàng loạt trên bờ biển New Zealand

Thứ 7, 07/11/2026 11:10
Hơn 40 con cá voi hoa tiêu được phát hiện mắc cạn trên một bãi biển ở New Zealand và không con nào sống sót. Lực lượng cứu hộ mô tả đây là sự việc đau lòng, gây nhiều khó khăn cho những người tham gia ứng cứu.

Xe điện lớn nhất của Volvo ra mắt Việt Nam, đi 625 km/sạc

Thứ 7, 07/11/2026 10:52
Volvo EX90 vừa chính thức ra mắt tại Việt Nam với mức giá 3,5 tỷ đồng, thu hút sự chú ý của giới mê xe sang. Đây là mẫu SUV thuần điện cỡ lớn, sở hữu kích thước tương đương với XC90, hứa hẹn mang đến trải nghiệm đẳng cấp cho người dùng.

Ra lệnh bắt tạm giam Nguyễn Minh Ý cùng 5 người khác liên quan đến số tiền 800.000.000 đồng

Thứ 7, 07/11/2026 10:45
Các đối tượng bị khởi tố, bắt tạm giam để điều tra, làm rõ về hành vi can tội cưỡng đoạt tài sản.

Đăng tin báo chốt CSGT trên Facebook để tài xế né kiểm tra, người đàn ông bị phạt 7,5 triệu đồng

Thứ 7, 07/11/2026 10:44
Một người đàn ông tại Phú Thọ bị xử phạt hành chính sau khi đăng tải thông tin về vị trí tuần tra, kiểm soát của lực lượng Cảnh sát giao thông lên mạng xã hội.
     
Nổi bật trong ngày

Cửa sổ kính cường lực nên dùng loại nào? Nên dùng cửa mở hất, mở quay hay cửa lùa?

Thứ 6, 06/11/2026 06:00
Ngoài loại cửa sổ truyền thống, còn gọi là cửa mở quay thì cửa sổ kính cường lực còn có những loại khác nữa. Vậy trong các loại cửa này, đâu mới là loại có nhiều ưu điểm mà bạn nên lựa chọn?

Một chú mèo vượt 30km, đến bằng được NEU 'để học kinh tế'

Thứ 6, 06/11/2026 07:54
Chú mèo bất ngờ xuất hiện trong khuôn viên Đại học Kinh tế Quốc dân (NEU), khiến một bạn sinh viên thích thú chụp ảnh và đùa rằng bé mèo đang “đi học”.

Bác sĩ cảnh báo 6 dấu hiệu ung thư phổi dễ bị nhầm với thay đổi thời tiết, nhiều người bỏ qua

Thứ 6, 06/11/2026 07:55
Nhiều dấu hiệu ung thư phổi giai đoạn đầu dễ bị bỏ qua, bởi chúng thường bị nhầm với những vấn đề sức khỏe thông thường hoặc do thời tiết thay đổi.

Chính phủ Anh quảng bá AI mang lại 400 tỷ bảng, hỏi ra mới biết: Tất cả vẫn nằm trên giấy

Thứ 6, 06/11/2026 07:56
Suốt gần hai năm, giới chức Anh quảng bá viễn cảnh AI mang lại 400 tỷ bảng cho nền kinh tế. Khi bị chất vấn về nguồn gốc, chính phủ mới làm rõ đây là dự báo từ nghiên cứu do Google đặt hàng, còn ước tính mới nhất của chính họ thấp hơn nhiều.

'Vua son môi' Trung Quốc livestream bán 2.000 tỷ Token AI trong 30 phút, mở màn cho kỷ nguyên mua tài nguyên tính toán như... nạp thẻ điện thoại

Thứ 6, 06/11/2026 07:58
Trong bối cảnh cơn sốt AI đang bao trùm toàn cầu, ngành công nghiệp livestream Trung Quốc vừa chứng kiến một bước ngoặt lịch sử, lần đầu tiên trong một sự kiện chốt đơn, sản phẩm được săn đón nhất không còn là mỹ phẩm hay hàng tiêu dùng, mà là token.