Nhật Bản đang ở vị thế có lợi

Hệ thống tại Kawasaki hiện vẫn đang hoạt động hết công suất. Từ các nhà khoa học tại RIKEN cho đến các nhà nghiên cứu thuộc nhiều doanh nghiệp khác nhau đều đang “khai thác triệt để”, thậm chí còn được sử dụng vào việc đào tạo sinh viên đại học và nghiên cứu sinh sau đại học, vì vậy tỷ lệ vận hành rất cao.

Nhờ các nhà khoa học xuất sắc của Nhật Bản, hiệu suất của hệ thống tại Nhật vượt trội rõ rệt so với các cơ sở tại Đức, nơi cũng sử dụng máy tính lượng tử theo phương pháp siêu dẫn. Năng lực về toán học và vật lý của người Nhật vẫn đang ở đẳng cấp đáng tự hào trên thế giới. Chắc hẳn IBM cũng rất hài lòng với việc hợp tác cùng Nhật Bản – một đối tác có thể khai thác tối đa năng lực của máy tính lượng tử.

Hơn nữa, gần đây hệ thống tại Kawasaki đã được nâng cấp từ 27 qubit lên 127 qubit. Con số này đã tiến gần đến mức hiệu năng hàng đầu thế giới hiện nay.

Số người trên thế giới có cơ hội trực tiếp sử dụng máy tính lượng tử chỉ là một nhóm vô cùng nhỏ. Nhật Bản hiện đang ở một vị trí cực kỳ thuận lợi, không chỉ trong việc đưa công nghệ lượng tử bén rễ trong nước, mà còn trong việc đào tạo “nguồn nhân lực lượng tử”. Hoàn toàn khác với bầu không khí lạnh nhạt của vài năm trước.

Ngoài ra, Nhật Bản cũng dự kiến sẽ tiếp nhận thêm một máy tính lượng tử khác theo phương thức bẫy ion (ion trap). Tại RIKEN, các thử nghiệm về “điện toán lai” – kết hợp giữa máy tính lượng tử và máy tính cổ điển – cũng đã bắt đầu.

Hiện nay, máy tính lượng tử vẫn đang trong quá trình phát triển, chưa thể được kiểm soát hoàn toàn, nên việc xuất hiện lỗi trong quá trình tính toán là không thể tránh khỏi. Ví dụ, nếu thực hiện 1.000 bước tính toán bằng máy tính lượng tử 50 qubit, thì xác suất xảy ra lỗi lên tới khoảng 63%, khiến không thể thu được kết quả chính xác (tại thời điểm viết sách này). Vì vậy, người ta gọi chúng là NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum Computer – máy tính lượng tử quy mô nhỏ-vừa có nhiễu).

Để có thể vừa sửa lỗi vừa cho ra kết quả chính xác, được cho là cần tích hợp từ 10.000 đến 1.000.000 qubit. Ngay cả phiên bản kế tiếp của Osprey (IBM) cũng mới chỉ đạt 1.121 qubit, cho thấy vẫn còn một chặng đường rất dài phía trước.

Trong khi đó, máy tính truyền thống luôn được hiệu chỉnh lỗi và cho ra kết quả chính xác.
Vì vậy, ý tưởng đặt ra là cho cả hai loại máy chạy song song: trước khi lỗi của máy tính lượng tử trở nên quá lớn – hoặc trước khi lỗi xuất hiện – thì máy tính cổ điển sẽ thực hiện quá trình giảm thiểu lỗi (error mitigation).

Máy tính cổ điển được sử dụng cho mục đích này cũng phải được trang bị các bán dẫn từ 2 nanomet trở lên. Bởi vì máy tính lượng tử có khả năng xuất ra lượng dữ liệu khổng lồ với tốc độ cực nhanh, nên phía xử lý và sửa lỗi cũng cần có năng lực tính toán tương đương.

Đối với máy tính lượng tử, chất bán dẫn tiên tiến là một “người đồng hành” không thể thiếu, và bán dẫn tiên tiến cùng cơ sở hạ tầng sản xuất – phát triển của nó sẽ tiếp tục là nền tảng xã hội vô cùng quan trọng của quốc gia, ngay cả sau năm 2030.