Nhập môn Điện toán Lượng tử

Không. Máy tính lượng tử được thiết kế để giải quyết các loại bài toán cụ thể mà máy tính cổ điển không thể xử lý hiệu quả. Máy tính cổ điển vẫn sẽ tốt hơn cho các tác vụ hàng ngày như lướt web, gửi email, hoặc chơi game.

Một bit cổ điển chỉ có thể là 0 hoặc 1. Một qubit, nhờ vào nguyên lý chồng chập, có thể tồn tại ở trạng thái 0, 1, hoặc cả hai cùng một lúc. Khả năng này cho phép máy tính lượng tử xử lý một lượng thông tin lớn hơn theo cấp số nhân.

Chồng chập là khả năng một hệ lượng tử (như một qubit) tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau cùng một lúc. Chỉ khi chúng ta đo lường nó, nó mới "sụp đổ" về một trong các trạng thái cơ bản (0 hoặc 1).

Vướng víu là một mối liên kết bí ẩn giữa hai hoặc nhiều qubit. Khi các qubit bị vướng víu, trạng thái của một qubit sẽ ngay lập tức ảnh hưởng đến trạng thái của các qubit khác, bất kể chúng ở cách xa nhau bao nhiêu. Einstein gọi đây là "hành động ma quái ở khoảng cách xa".

Nhiều vấn đề trong tự nhiên, như mô phỏng phân tử cho y học hoặc thiết kế vật liệu mới, quá phức tạp đối với máy tính mạnh nhất hiện nay. Máy tính lượng tử hoạt động theo các quy luật của vật lý lượng tử, giống như chính các phân tử đó, nên chúng có thể mô phỏng các hệ thống này một cách tự nhiên và hiệu quả.

Có, nhưng chúng vẫn đang ở giai đoạn đầu. Các công ty như IBM, Google, và Rigetti đã xây dựng các máy tính lượng tử với hàng chục đến hàng trăm qubit. Tuy nhiên, chúng vẫn còn bị ảnh hưởng bởi "nhiễu" và chưa đủ mạnh để giải quyết các vấn đề thực tế quy mô lớn.

Nó đòi hỏi một số kiến thức về toán học (đặc biệt là đại số tuyến tính) và vật lý, và các khái niệm của nó có thể phản trực giác. Tuy nhiên, với nhiều tài nguyên học tập và các công cụ lập trình như Qiskit, việc bắt đầu học đã trở nên dễ tiếp cận hơn bao giờ hết.

Có tiềm năng. Các thuật toán học máy lượng tử có thể tăng tốc độ xử lý các bài toán tối ưu hóa và nhận dạng mẫu, vốn là cốt lõi của nhiều ứng dụng AI. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu rất tích cực.

Có lẽ sẽ còn rất lâu nữa. Máy tính lượng tử hiện tại đòi hỏi các điều kiện vận hành cực kỳ nghiêm ngặt (nhiệt độ gần độ không tuyệt đối, cách ly khỏi môi trường) và rất đắt đỏ. Mô hình hiện tại là truy cập chúng thông qua dịch vụ đám mây.

Đo lường là hành động trích xuất thông tin cổ điển (0 hoặc 1) từ một qubit. Quá trình này phá vỡ trạng thái chồng chập của qubit, buộc nó phải chọn một trạng thái xác định. Đây là một khái niệm cơ bản và cũng là một thách thức trong điện toán lượng tử.