Cisco công bố nguyên mẫu "Switch lượng tử chung"… thúc đẩy kết nối các máy tính lượng tử khác nhau

Cisco Systems ($CSCO) gần đây đã công bố một nguyên mẫu bộ chuyển mạch mạng, thiết bị có khả năng truyền tải thông tin lượng tử giữa các máy tính lượng tử khác nhau đồng thời duy trì “trạng thái lượng tử” của chúng. Động thái này nhằm giải quyết vấn đề “khả mở rộng” được xem là cốt lõi của thương mại hóa tính toán lượng tử thông qua mạng lưới.

Mặc dù “Bộ chuyển mạch lượng tử phổ quát của Cisco” mới chỉ ở giai đoạn nguyên mẫu nghiên cứu, nhưng ý nghĩa của nó rất lớn vì nó có thể kết nối các hệ thống lượng tử của các nhà cung cấp khác nhau như một mạng lưới duy nhất. Cho đến nay, ngành công nghiệp tính toán lượng tử phát triển theo hai hướng: một là chế tạo các thiết bị quy mô lớn hơn, hai là kết hợp nhiều thiết bị để hoạt động như một hệ thống. Cisco chọn hướng thứ hai làm trọng tâm.

Máy tính lượng tử trong một số tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp đã được sử dụng như bộ xử lý phụ trợ để giải quyết các vấn đề tính toán khó hoặc mất nhiều thời gian đối với siêu máy tính truyền thống. Các doanh nghiệp quan tâm đến tối ưu hóa, mô phỏng phân tử cho nghiên cứu vật liệu mới và thuốc mới, cũng như công nghệ mã hóa chống lượng tử, còn các nhà nghiên cứu tập trung vào vật lý, mô phỏng và phát triển các thuật toán lượng tử mới.

Tuy nhiên, để đạt mức độ sử dụng thực tế, cần tăng đáng kể số lượng “qubits”. Qubit là đơn vị cơ bản của thông tin lượng tử. Hiện tại, các máy tính lượng tử thương mại có số qubits từ vài trăm đến vài nghìn, dự kiến trong vài năm tới sẽ mở rộng lên hàng chục nghìn, nhưng nhiều đánh giá cho rằng để cảm nhận được hiệu suất cải thiện trong thực tế công nghiệp, cần có hàng triệu qubits.

Tích hợp các máy tính lượng tử khác nhau thành một mạng lưới

Phương pháp của Cisco là đóng vai trò “biên dịch viên” giữa các hệ thống lượng tử mã hóa thông tin theo các cách khác nhau. Theo công ty, bộ chuyển mạch này có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng và tận dụng cáp quang truyền thông hiện có. Ngoài ra, nhờ ứng dụng công nghệ chuyển đổi sáng chế của Cisco, nó có thể trung chuyển các cách mã hóa đầu vào/đầu ra được sử dụng bởi các công nghệ lượng tử khác nhau.

Nói ngắn gọn, điều này có nghĩa là ngay cả khi hai máy tính lượng tử của các nhà sản xuất khác nhau sử dụng “ngôn ngữ” khác nhau, chỉ cần qua bộ chuyển mạch này, chúng có thể truyền dữ liệu lẫn nhau. Đây được xem là yếu tố cốt lõi của “mạng lưới lượng tử phổ quát” không phụ thuộc vào phần cứng cụ thể.

Phó Chủ tịch cấp cao kiêm Tổng giám đốc bộ phận Outshift của Cisco, Vi Jay Pandey, cho biết: “Chúng tôi đã nhận thức từ rất sớm rằng kết nối các hệ thống lượng tử là chìa khóa để đạt được khả mở rộng thực sự. Thành tựu này là bước tiến quan trọng, nhưng mới chỉ bắt đầu.”

Bộ chuyển mạch này được thiết kế hỗ trợ các phương pháp mã hóa dựa trên ánh sáng chính, như phân cực, khoảng thời gian, khoảng tần số và mã hóa theo đường đi. Do các hệ thống lượng tử tải dữ liệu lên photon theo các cách khác nhau, bộ chuyển mạch chung không chỉ truyền tín hiệu mà còn phải chuyển đổi định dạng của chúng mà không làm mất thông tin.

Cisco cho biết, hiện đã hoàn thành xác thực hệ thống dựa trên phương pháp phân cực. Phương pháp này sử dụng hướng dao động của photon để truyền tải thông tin, tương tự như nguyên lý giảm phản xạ ánh sáng của kính râm. Việc hỗ trợ các phương pháp dựa trên khoảng thời gian và tần số sẽ được bổ sung trong tương lai.

Chưa phải sản phẩm thương mại… Thời gian 1-2 năm tới là giai đoạn thử nghiệm then chốt

Tính linh hoạt này càng trở nên quan trọng trong ngành công nghiệp lượng tử chưa thiết lập tiêu chuẩn. Hiện tại, trên thị trường tồn tại nhiều kiến trúc phần cứng và phương pháp mã hóa khác nhau, chưa rõ phương pháp nào sẽ trở thành tiêu chuẩn lâu dài. Một số lo ngại rằng nếu trung tâm dữ liệu hoặc các cơ sở nghiên cứu chỉ xây dựng dựa trên một phương pháp cụ thể, thiết bị đắt tiền có thể nhanh chóng lỗi thời theo thời gian.

Cisco cho rằng, bộ chuyển mạch của họ có thể tạo ra môi trường cho các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp, nơi có thể sử dụng cả thiết bị tùy chỉnh lẫn thiết bị chung. Giải thích của họ là chỉ cần bộ chuyển đổi trong mạng chịu trách nhiệm chuyển đổi, các hệ thống không cần phải sử dụng cùng một ngôn ngữ vốn có, từ đó việc mở rộng mạng lưới lượng tử trở nên dễ dàng hơn.

Hiện tại, khoảng cách kết nối ngoài trung tâm dữ liệu được đặt tối đa là 100 km. Tuy nhiên, Cisco dự đoán rằng theo thời gian, giới hạn này sẽ dần giảm xuống.

Tuy nhiên, thiết bị được công bố lần này chưa phải là sản phẩm thương mại chính thức. Cisco cho biết, “bộ chuyển mạch lượng tử phổ quát” là một nguyên mẫu nghiên cứu có thể vận hành, và trước khi thương mại hóa, cần thêm các xác thực về công nghệ chuyển đổi và duy trì trạng thái lượng tử cốt lõi.

Mục tiêu dài hạn của công ty là xây dựng hệ thống toàn diện phần cứng, phần mềm và giao thức cho mạng lượng tử, tạo nền tảng cho các ứng dụng lượng tử trong tương lai hoạt động. Cisco cho rằng, 1-2 năm tới sẽ là giai đoạn quan trọng để xác nhận tính khả thi của tầm nhìn này trên các cấp độ phần cứng và phần mềm.

Ngoài ra, Cisco đang hợp tác với các công ty như IBM ($IBM), ConnEQt, Atom Computing để thực hiện chiến lược mạng lượng tử này. Các ngành công nghiệp cho rằng, vượt ra ngoài cạnh tranh hiệu năng của từng máy tính lượng tử, công nghệ kết nối các hệ thống khác nhau chính là biến số then chốt thúc đẩy sự thương mại hóa của thời đại lượng tử.

TP AI Lưu ý: Bài viết sử dụng mô hình ngôn ngữ dựa trên TokenPost.ai để tóm tắt. Có thể có thiếu sót nội dung chính hoặc không phản ánh chính xác thực tế.