Các nhà khoa học và nhà lập pháp ở Hoa Kỳ, Vương quốc Anh và Liên minh Châu Âu đang tăng cường nỗ lực thúc đẩy điện toán lượng tử ở phương Tây sau khi các nhà khoa học ở Trung Quốc quan sát thấy thứ dường như là tinh thể thời gian ở nhiệt độ phòng đầu tiên trên thế giới.

Một nhóm các nhà vật lý chủ yếu đến từ Đại học Thanh Hoa ở Trung Quốc, với sự đóng góp của các nhà khoa học ở Đan Mạch và Áo, đã công bố nghiên cứu được bình duyệt vào ngày 2 tháng 7 trình bày chi tiết về việc tạo ra và quan sát các tinh thể thời gian ở nhiệt độ phòng.

Trong tháng kể từ khi bài báo được xuất bản, các phòng thí nghiệm nghiên cứu lượng tử ở phương Tây đã công bố nhiều sáng kiến ​​nhằm mở rộng những nỗ lực hiện có trong lĩnh vực điện toán lượng tử và tạo ra các mối quan hệ đối tác nghiên cứu mới.

Tinh thể thời gian ở nhiệt độ phòng

Tinh thể thời gian là một trạng thái vật chất độc đáo được nhà vật lý Frank Wilczek đề xuất lần đầu tiên vào năm 2012. Chúng hoạt động tương tự như các tinh thể khác, chẳng hạn như bông tuyết hoặc kim cương, được tạo ra khi các phân tử cụ thể hình thành các liên kết giống như mạng lặp lại trong không gian.

Tuy nhiên, trong tinh thể thời gian, các phân tử liên kết với nhau theo thời gian. Thay vì khóa vào một cấu trúc tinh thể lặp đi lặp lại, các phân tử của tinh thể thời gian nhấp nháy qua lại giữa các cấu hình khác nhau giống như một ảnh gif trên một vòng lặp. 

Trở lại năm 2021, một nhóm các nhà khoa học quốc tế làm việc với phòng thí nghiệm điện toán lượng tử của Google đã mô phỏng các tinh thể thời gian bằng máy tính lượng tử. Bước đột phá này chứng tỏ tiềm năng của máy tính lượng tử trong việc khám phá các trạng thái kỳ lạ của vật chất và tạo tiền đề cho sự hội tụ của công nghệ lượng tử và tinh thể thời gian.

Bây giờ, vào tháng 7 năm 2024, nhóm Tsinghua dường như đã tạo ra được tinh thể thời gian ở nhiệt độ phòng. Về mặt lý thuyết, điều này cho phép sử dụng công nghệ tinh thể thời gian trong các thiết bị phi phòng thí nghiệm và có thể đóng vai trò như một máy gia tốc lớn để phát triển các máy tính lượng tử hữu ích.

Tính toán lượng tử

Việc tạo ra các tinh thể thời gian ở nhiệt độ phòng có thể giải quyết một trong những vấn đề lớn nhất trong lĩnh vực này: tìm ra cách tạo ra các qubit ổn định (loại phiên bản lượng tử của các bit máy tính cổ điển) không cần lượng điện năng lớn và cơ sở hạ tầng để hình thành và duy trì.

Mặc dù có lẽ không liên quan trực tiếp đến công việc của nhóm Trung Quốc, nhưng các phòng thí nghiệm và chính phủ trên khắp thế giới – đặc biệt là ở Mỹ, Anh và Châu Âu – đã báo hiệu sự quan tâm mới đến điện toán lượng tử kể từ khi bài báo về tinh thể thời gian ở nhiệt độ phòng được xuất bản.

Tại Hoa Kỳ, các sáng kiến ​​mới đã được thực hiện ở cấp quốc gia và cấp tiểu bang với cơ quan nghiên cứu của bộ quốc phòng liên bang DARPA và tiểu bang Illinois gần đây đều đồng ý cam kết chi 140 triệu USD cho mỗi bang để phát triển một trung tâm điện toán lượng tử mới ở Chicago.

Bên kia ao, vào ngày 31 tháng 7, chính phủ Anh đã công bố kế hoạch đầu tư khoảng 127 triệu đô la vào việc phát triển năm trung tâm nghiên cứu điện toán lượng tử do Đại học Oxford dẫn đầu.

Cùng ngày, MIT công bố mối quan hệ hợp tác trị giá hàng triệu đô la với Đại học Copenhagen để chia sẻ nghiên cứu và đồng phát triển các giải pháp điện toán lượng tử.

Liên quan: Siêu máy tính Nvidia cho thấy con đường tiềm năng đến điện toán lượng tử