Chuẩn bị Sẵn Sàng cho Các Đơn Vị Xử Lý Lượng Tử Tùy Chỉnh

Bất cứ khi nào một công ty muốn phát triển ở tầm cao của công nghệ, nó đòi hỏi phải phát triển từ con số không. Trong lĩnh vực máy tính lượng tử, điều này vẫn đúng; các công ty muốn hoạt động trong lĩnh vực công nghệ này phải xây dựng hầu như mọi thứ từ đầu. Nhưng ngày nay, ngành công nghiệp đã thực hiện một bước tiến quan trọng nhằm đẩy nhanh sự phát triển của các thiết bị lượng tử.

Vào ngày 28 tháng 3 năm 2022, công ty Hà Lan QuantWare đã thông báo rằng khách hàng quan tâm có thể mua các đơn vị xử lý lượng tử 25 qubit tùy chỉnh (QPU), mà họ đã đặt tên là Contralto. Điều này diễn ra sau thông báo vào tháng 7 năm 2021 về một bộ xử lý 5 qubit có sẵn trên thị trường. Công ty tuyên bố rằng một thiết bị Contralto tùy chỉnh có thể được chế tạo, đóng gói và giao cho khách hàng chỉ trong 30 ngày. Đây là một bước tiến thuyết phục cho một ngành công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ có khả năng giải quyết một số vấn đề tính toán khó khăn nhất.

Trong khi thông báo này rất hấp dẫn, cũng như ý tưởng về các thiết bị lượng tử nói chung, các thông báo như thế này nên được đánh giá so với tình trạng hiện tại của công nghệ lượng tử nói chung. Vẫn còn những thách thức lớn cần được giải quyết ngoài việc đặt qubits lên một chất bán dẫn, nhưng ngành công nghiệp đang theo dõi xu hướng quen thuộc được thấy với máy tính cổ điển cuối cùng dẫn đến việc chuẩn hóa và thương mại hóa.

Bộ Xử Lý Lượng Tử 25 qubit của QuantWare

Sản phẩm mới Contralto từ QuantWare được cung cấp trong bao bì tiêu chuẩn cần thiết để kết nối với các máy tính lượng tử ngày nay. Điều này bao gồm một loạt các kết nối đồng trục được đặt trên đỉnh của gói để đưa tín hiệu RF vào/ra khỏi hệ thống. Khi chúng tôi nói về "bao bì tiêu chuẩn", chúng tôi không đề cập đến các thành phần BGAs hay SOIC; bộ xử lý mới trông giống như gói sản phẩm được hiển thị bên dưới.

Chỉ vì sản phẩm này có bao bì dạng phẳng đẹp mắt không có nghĩa là bạn có thể chỉ cần ném nó lên một bảng mạch. Có một số thách thức cần phải vượt qua trước:

• Bạn vẫn cần phải biết cách thiết kế mạch lượng tử của mình với qubits. Điều này không phải là logic tuần tự/kết hợp tiêu chuẩn được sử dụng trong các bộ xử lý thông thường.
• Các thiết bị này hoạt động ở nhiệt độ cryogenic, vì vậy hệ thống của bạn sẽ cần một đơn vị làm lạnh cryo để giữ các phần của hệ thống ở nhiệt độ phù hợp.
• Hệ thống kiểm soát và đọc trạng thái qubit cần thiết không được bao gồm. Tại thời điểm này, không có phần cứng nào sẵn có trên kệ, tất cả đều được xây dựng theo yêu cầu.

Chúng ta chưa đến điểm mua chip cho điện thoại thông minh lượng tử ngay lúc này, nhưng điều này đại diện cho một bước phát triển quan trọng cho ngành công nghiệp, và nó cho thấy cách mà bộ xử lý lượng tử có thể theo sau một xu hướng phát triển và thương mại hóa tương tự như bộ xử lý cổ điển.

Điều này đặt ra câu hỏi, bạn có thể làm gì với 25 qubit? Đây có phải là một lượng sức mạnh tính toán lớn không? Thành thật mà nói, không, đó không phải là một lượng sức mạnh tính toán lớn so với các trang trại máy chủ hay siêu máy tính ngày nay. Tuy nhiên, việc truy cập vào lượng qubit mạnh mẽ như vậy trong một gói nhỏ làm cho những chip này trở thành công cụ nghiên cứu và phát triển quan trọng giúp các nhà phát triển xây dựng hướng tới các ứng dụng thực tế hơn nhiều.

Đau đớn Trong Quá Trình Phát Triển Lượng Tử

Theo mọi tài khoản, tương lai vẫn trông sáng sủa cho tính toán lượng tử, cả về mặt tăng trưởng thị trường, phát triển công nghệ, và phạm vi ứng dụng của những công nghệ này. Ước lượng kích thước thị trường hiện tại dao động từ 830 triệu đến 5 tỷ đô la vào năm 2024. Phố Wall cũng đang nhảy vào trò chơi tính toán lượng tử; một số startup tính toán lượng tử nổi tiếng nhất đã được đưa lên sàn thông qua các sáp nhập SPAC trị giá tỷ đô la vào năm 2021.

Trong suốt những thành công trong vài năm qua, từ radar lượng tử đan xen đến đặt nền móng cho một internet lượng tử, vẫn còn những người hoài nghi tin rằng công nghệ này được quảng cáo quá mức. Cùng ngày với thông báo của QuantWare, MIT đã xuất bản một bài viết ý kiến có tiêu đề “Vấn đề Hype của Máy Tính Lượng Tử”, được viết bởi nhà vật lý nổi tiếng Sankar Das Sarma, giám đốc Trung tâm Lý thuyết Vật chất Kết tinh tại Đại học Maryland (College Park). Bài viết của Tiến sĩ Sarma cố gắng đưa chúng ta trở lại với thực tế của công nghệ lượng tử hiện tại bằng cách nêu bật những thách thức trong việc mở rộng cái gì đó như bộ xử lý của QuantWare lên hàng tỷ qubit. Cụ thể, ông viết:

Tôi phần lớn đồng ý với nhận xét được trích dẫn của Tiến sĩ Sarma, nhưng tôi phản đối ý kiến cho rằng công nghệ lượng tử chỉ là lời nói suông và ít chất lượng chỉ vì việc mở rộng quy mô là khó khăn với kiến trúc bộ xử lý lượng tử hiện tại. Hãy tưởng tượng nếu chúng ta có thái độ đó vào những năm 1950 khi mạch tích hợp đơn khối đang được phát triển tại Fairchild, hoặc lại vào năm 2002, khi CTO của Intel, Pat Gelsinger (nay là CEO) lưu ý rằng việc mở rộng kiến trúc CPU vào thời điểm đó sẽ tạo ra nhiệt nhiều hơn một lò phản ứng hạt nhân. Rõ ràng là có những thách thức về mở rộng quy mô, và tôi không nghĩ rằng việc suy luận một tầm nhìn không khả thi về máy tính lượng tử tương lai dựa trên những thách thức mở rộng quy mô hiện tại là công bằng.

Dù bạn nghĩ công nghệ này được quảng cáo quá mức hay bạn nghĩ nó thay đổi thế giới, ngành công nghiệp đang tiến lên phía trước với việc phát triển lượng tử với tốc độ ấn tượng. Cho đến nay, thị trường có một vài tên tuổi lớn và một loạt các startup sáng tạo. Một số công cụ phát triển và nỗ lực của ngành hỗ trợ hệ thống thông tin lượng tử bao gồm:

• Ngôn ngữ lập trình lượng tử như Q#, QISKit và Pytket
• Phát triển toàn bộ ngăn xếp ứng dụng lượng tử
• Chuẩn hóa hiệu suất, thuật ngữ và sự phát triển bởi IEEE, ISO, IEC và các cơ quan tiêu chuẩn khác
• Truy cập thời gian tính toán lượng tử trên đám mây cho phát triển ứng dụng

Như chúng ta có thể thấy từ danh sách trên, tất cả những gì còn thiếu là phần cứng! Các công ty khác đang nhắm đến số lượng qubit cao hơn nhiều cho bộ xử lý của họ. Ví dụ, bộ xử lý Osprey 433-qubit của IBM dự kiến sẽ ra mắt thị trường trong năm nay, và bộ xử lý Condor 1,121-qubit của họ được kỳ vọng vào năm 2023. Giấc mơ về một triệu qubit - điều thiêng liêng của máy tính lượng tử được dự đoán sẽ chiếm không gian bằng một trung tâm dữ liệu, theo startup máy tính lượng tử PsiQuantum.

Khi khả năng tính toán phát triển và trở nên tiên tiến hơn, Altium Designer® sẽ ở đó với những công cụ thiết kế bạn cần để ở ngay tại điểm cắt của công nghệ. Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể làm được với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.