Uy quyền lượng tử của Google: Có thực sự uy quyền ?
Uy quyền lượng tử (“quantum supremacy”) được hiểu là uy quyền của máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề phức tạp trong thời gian ngắn hơn đáng kể so với máy tính cổ điển thông thường. Mới đây Google tuyên bố đã đạt được uy quyền lượng tử, đánh dấu một mốc vô cùng quan trọng trong lĩnh vực tính toán lượng tử và máy tính lượng tử. Nhưng nay IBM lại bác bỏ tuyên bố này.
Không thực sự uy quyền: các nhà nghiên cứu của IBM nghi ngờ về tuyên bố Google đã đạt được uy quyền lượng tử.
Để rộng đường nắm bắt thông tin, Tia Sáng xin giới thiệu bài này tiếp theo bài “Uy quyền lượng tử” đã được giới thiệu trong một số trước đây của tạp chí (xem http://tiasang.com.vn/-doi-moi-sang-tao/Uy-quyen-luong-tu—20657).
Khi nội dung một bản thảo của Google bị rò rỉ, Google đã giật tit trên truyền thông đại chúng hồi tháng 9 vừa qua rằng bộ xử lý lượng tử Sycamore của hãng này là thiết bị đầu tiên đã đạt được uy quyền lượng tử (quantum supremacy) vì đã giải quyết được một vấn đề nhanh hơn một tỷ lần so với siêu máy tính cổ điển thông thường. Nhưng bây giờ, các nhà nghiên cứu tại IBM lại tuyên bố rằng Google đã đánh giá quá sai về thời gian cần thiết đề giải quyết vấn đề dó trên một siêu máy tính. Cụ thể, IBM nói rằng trên thực tế bộ xử lý lượng tử Sycamore chỉ làm nhanh hơn một siêu máy tính khoảng một nghìn lần thôi.
Phiên bản cuối cùng của bản thảo bài báo của Google đã được xuất bản vào tháng 10 này trên tạp chí Nature [xem Nature 574, 505 (2019)]. Bài báo này mô tả cách sử dụng một bộ xử lý lượng tử siêu dẫn khả trình (có thể lập trình dược) 53 bit để xác định đầu ra của một mạch lượng tử được chọn một cách ngẫu nhiên. Mặc dù các tính toán không có ứng dụng thực tế trực tiếp, nó cung cấp một cách để có thể so sánh hiệu suất của bộ xử lý lượng tử Sycamore với hiệu suất của siêu máy tính cổ điển.
Bộ xử lý lượng tử Sycamore mất 200 giây để hoàn thành nhiệm vụ và các nhà nghiên cứu của Google đã ước tính rằng cũng là nhiệm vụ tính toán như thế nhưng một siêu máy tính tiên tiến nhất hiện thời sẽ phải mất 10000 năm mới thực hiện được.
Chỉ là vài ngày, không phải vài thiên niên kỷ
Nhưng mới đây, Edwin Pednault, John Gunnel và Jay Gambetta của IBM cho rằng nhiệm vụ tính toán tương tự như trên có thể được thực hiện chỉ trong 2 ngày rưỡi bằng siêu máy tính “Summit” của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (Mỹ). Trên Blog nghiên cứu của IBM, họ viết rằng siêu máy tính “Summit” thực hiện được các tính toán chính xác hơn bộ xử lý lượng tử Sycamore của Google và, với việc tối ưu hóa hơn nữa, thời gian cần thiết để thực hiện các tính toán còn có thể giảm xuống.
Pednault, Gunnel và Gambetta của IBM nói rằng các nhà nghiên cứu của Google đã đánh giá sai về thời gian tính toán cổ điển vì họ chưa xem xét đầy đủ các tài nguyên lưu trữ dữ liệu “dồi dào” trên ổ cứng hiện thời đang có trên các hệ thống siêu máy tính. Họ viết: “Thí nghiệm của Google là một minh chứng tuyệt vời cho sự tiến bộ trong tính toán lượng tử dựa trên chất siêu dẫn với độ tin cậy cao của cổng logic lượng tử hiện đại trên một thiết bị lượng tử dùng 53 qubit (tức bit lượng tử), nhưng không nên xem đó là bằng chứng cho uy quyền của máy tính lượng tử so với máy tính cổ điển”.
Sử dụng thuật ngữ quá đà
Ba nhà khoa học nói trên của IBM cũng cảnh báo các nhà vật lý về việc sử dụng, theo một cách thông lệ, thuật ngữ “uy quyền lượng tử” – một thuật ngữ thường được hiểu là khả năng (ít nhất là về nguyên tắc) mà máy tính lượng tử có thể thực hiện một phép tính trong một thời gian hữu hạn trong khi máy tính cổ điển phải mất một thời gian dài “vô hạn” (tức là dài một cách không thực tế, như dài hơn cả tuổi thọ của vũ trụ chẳng hạn!). Họ viết: “chúng tôi kêu gọi cộng đồng những người làm trong lĩnh vực tính toán lượng tử nên coi các tuyên bố của Google như một sự thật là, lần đầu tiên, một máy tính lượng tử đã làm được một cái gì đó mà một máy tính cổ điển không thể, với một hoài nghi lớn do tính phức tạp của việc chuẩn hóa các số liệu phù hợp.”
Thuật ngữ “uy quyền lượng tử” được John Preskill từ Caltech đưa ra. Gần đây, ông đã than phiền về sự lựa chọn từ ngữ của mình 1. Cũng như sự liên quan đáng tiếc với thuật ngữ “uy quyền trắng” (“White supremacy”) — là sự tin, một cách phân biệt chủng tộc, rằng người da trắng vượt trội hơn so với người thuộc các chủng tộc khác và do đó chiếm ưu thế trong xã hội — Preskill cũng quan ngại về sự cường điệu xung quanh từ “uy quyền” trong thuật ngữ “uy quyền lượng tử” mà ông đã đưa ra!
Trong một tiền xuất bản phẩm (preprint) trên mạng arXiv 2, các nhà nghiên cứu của IBM đã mô tả về mặt kỹ thuật cách mà siêu máy tính “Summit” của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (Mỹ) đã thực hiện các phép tính toán.
Nguyễn Bá Ân dịch
—-
1. Có thể xem bài của Preskill với nhan đề “Tại sao tôi gọi nó là ‘Uy quyền lượng tử’ (“Why I Called It ‘Quantum Supremacy’”). Nguồn: https://www.quantamagazine.org/john-preskill-explains-quantum-supremacy-20191002/.
2. Xem arXiv.org/quant-ph/arXiv:1910.09534
