IBM ($IBM) vận hành máy tính lượng tử 120 qubit tại Chicago

IBM ($IBM) đã đưa vào vận hành máy tính lượng tử IBM Quantum System Two với 120 qubit có thể lập trình tại khu Hyde Park, Chicago, Mỹ, vào ngày 6/11. Thiết bị được trang bị bộ xử lý Nighthawk r2.

Nền tảng lượng tử của IBM hiển thị thiết bị ibm_chicago ở trạng thái trực tuyến và xác định bộ xử lý là Nighthawk r2. Nền tảng ghi nhận thiết bị có 120 qubit có thể lập trình và 458 thành phần lượng tử vật lý.

Thiết bị được lắp đặt tạm thời tại Hyde Park, nơi có Đại học Chicago (University of Chicago). Trong thông báo ngày 6/11, IBM cho biết sẽ chuyển thiết bị, hiện được lắp đặt tại Hyde Park Labs, tới khuôn viên Công viên Lượng tử và Vi điện tử Illinois (Illinois Quantum and Microelectronics Park, IQMP).

Qubit là đơn vị cơ bản để máy tính lượng tử xử lý thông tin. Con số 120 chỉ số qubit có thể lập trình, còn 458 là tổng số thành phần lượng tử vật lý, bao gồm cả qubit và các bộ phận khác.

Trong phần giải thích kỹ thuật về Nighthawk r2 ngày 31/8, IBM cho biết 458 thành phần gồm 120 qubit, 218 bộ ghép nối và 120 thành phần đặt lại qubit. Bộ ghép nối và thành phần đặt lại là các bộ phận riêng, không được cộng vào số qubit dùng cho tính toán.

Crypto Briefing đưa tin cấu trúc lưới vuông của Nighthawk giúp tăng khả năng kết nối giữa các qubit so với thiết kế trước đây của IBM, đồng thời nâng độ phức tạp mạch lên khoảng 30% so với bộ xử lý dòng Heron.

IBM cho biết Nighthawk r2 có thể chạy hơn 100.000 mạch lượng tử mỗi giây, với thông lượng xử lý cao gấp tối đa 25 lần bộ xử lý Heron trước đó. Theo số liệu IBM công bố, Heron xử lý khoảng 4.000 mạch mỗi giây.

Bộ xử lý này cũng có cấu trúc đặt lại để nhanh chóng khởi tạo qubit giữa các lần chạy mạch. IBM cho biết phương pháp này giúp giảm khoảng 25 lần sai số khởi tạo trên toàn thiết bị và rút thời gian chờ giữa các lần chạy mạch xuống còn 1 micro giây.

IBM cũng đưa ra kết quả ước tính chính xác các đại lượng quan sát trong những mạch có hơn 7.500 cổng. Đây là nội dung trong phần mô tả hiệu năng bộ xử lý IBM công bố trước đó, không phải số liệu được đo riêng tại hiện trường sau khi lắp đặt ở Chicago.

Tháng 12/2024, IBM và chính quyền bang Illinois thông báo hợp tác thành lập Trung tâm Thuật toán Lượng tử Quốc gia (National Quantum Algorithm Center) tại IQMP ở Chicago. Kế hoạch khi đó là sử dụng IBM Quantum System Two làm nền tảng nghiên cứu của trung tâm.

Vào thời điểm đó, IBM cho biết hệ thống System Two dự kiến được triển khai tại IQMP sẽ dùng bộ xử lý Heron. Nền tảng của IBM hiện hiển thị bộ xử lý trong thiết bị ở Chicago là Nighthawk r2.

Ngày 30/7, IBM và các nhà nghiên cứu Đại học Chicago công bố một thí nghiệm riêng, sử dụng 70 qubit logic để thực hiện phép tính khó giải bằng máy tính cổ điển. Nhóm nghiên cứu mô tả đây là minh chứng cho ưu thế lượng tử có thể kiểm chứng kết quả. Thí nghiệm này độc lập với việc lắp đặt thiết bị lần này.

Kế hoạch phần cứng lượng tử của IBM cũng bao gồm mở rộng năng lực sản xuất. Công ty đúc chip Anderon, đơn vị thuộc IBM, trước đó đã hoàn tất thỏa thuận hỗ trợ CHIPS trị giá 1 tỷ USD (khoảng 1.348 tỷ won) để sản xuất wafer lượng tử.

Ngày 29/4, chính quyền bang Illinois thông báo IBM sẽ mở trung tâm FutureNow Chicago tại IQMP và tuyển 750 nhân viên toàn thời gian trong lĩnh vực công nghệ trong 5 năm tới. Trung tâm được giới thiệu là đầu mối hỗ trợ các bài toán công nghệ của khách hàng IBM và đối tác trong ngành.

FutureNow Chicago được quy hoạch là cơ sở thuê chính trong tòa nhà Quantum Works thuộc IQMP. Tòa nhà này dự kiến còn có Trung tâm Thuật toán Lượng tử Quốc gia, các nhóm nghiên cứu của Đại học Illinois và chương trình phát triển nhân lực.