Máy tính và Máy phân tích tích hợp số điện tử, hay ENIAC như thường được biết đến, là một sản phẩm lâu dài của Chiến tranh thế giới thứ hai. Nó thường được cho là đã bắt đầu thời đại máy tính hiện đại, mặc dù mục đích ban đầu của nó khiêm tốn hơn nhiều về mặt tính toán, được dự định là một máy tính đạn đạo cho Thế chiến thứ hai.
Chiếc máy tính nặng 30 tấn tiêu thụ 160 kilowatt điện, chiếm diện tích hơn 1.800 bộ vuông (167 mét vuông) và chứa hơn 17.000 ống chân không. Nó có thể thực hiện 5.000 phép cộng, 357 phép nhân hoặc 38 phép chia mỗi giây, một kỳ tích chưa từng có vào thời điểm đó. Tuy nhiên, ưu điểm và tính mới thực sự của nó là nó là chiếc máy có thể lập trình đầu tiên và có thể được sử dụng ngoài mục đích ban đầu.
Mất khoảng 50 năm kể từ khi phát minh ra bóng bán dẫn ống chân không và ENIAC được chế tạo; tuy nhiên, việc hiện thực hóa hệ thống có thể lập trình đã mở ra cánh cửa cho con người đặt chân lên mặt trăng…
Một môi trường có thể lập trình mở ra cơ hội cho các nhà đổi mới trong các lĩnh vực khác nhau tận dụng kết cấu điện toán cơ bản. Mất khoảng 50 năm kể từ khi phát minh ra bóng bán dẫn ống chân không và ENIAC được chế tạo; tuy nhiên, việc hiện thực hóa hệ thống có thể lập trình đã mở ra cánh cửa cho con người đặt chân lên mặt trăng, vô số kỹ thuật và công nghệ y tế cũng như thời gian quay vòng chưa từng có để phát triển vắc-xin.
Các “hệ thống” điện toán lượng tử vẫn đang trong quá trình phát triển và do đó, toàn bộ mô hình hệ thống đang thay đổi liên tục. Mặc dù cuộc đua giành ưu thế lượng tử giữa các quốc gia và công ty đang tăng tốc, nhưng vẫn còn ở giai đoạn rất sớm để gọi đó là một “cuộc cạnh tranh”.
Chỉ có một số công nghệ qubit tiềm năng được coi là thực tế, môi trường lập trình còn non trẻ với những khái niệm trừu tượng vẫn chưa được phát triển đầy đủ và có tương đối ít thuật toán lượng tử (mặc dù cực kỳ thú vị) được các nhà khoa học và học viên biết đến. Một phần của thách thức là rất khó và gần như không thực tế để mô phỏng các ứng dụng và công nghệ lượng tử trên các máy tính cổ điển – làm như vậy có nghĩa là bản thân các máy tính cổ điển đã vượt trội so với các đối tác lượng tử của chúng!
Tuy nhiên, các chính phủ đang đổ vốn vào lĩnh vực này để giúp đẩy nhân loại đến kỷ nguyên lớn tiếp theo của điện toán. Thập kỷ vừa qua đã cho thấy những thành tựu ấn tượng trong công nghệ qubit, mạch lượng tử và kỹ thuật biên dịch đang được hiện thực hóa và tiến trình này đang dẫn đến sự cạnh tranh (tốt) hơn nữa đối với việc hiện thực hóa các máy tính lượng tử chính thức.
ICYMI: Điện toán lượng tử là gì?
Trong bài viết đầu tiên của loạt bài gồm hai phần này, chúng tôi đã tập trung vào các khía cạnh vật lý làm cho điện toán lượng tử về cơ bản trở nên hấp dẫn đối với các nhà nghiên cứu ngày nay, cũng như các lợi ích xã hội và kỹ thuật tiềm năng khiến nó trở thành một khoản đầu tư xứng đáng.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào ngăn xếp điện toán lượng tử, khám phá những phát triển gần đây trong công nghệ qubit, cách chúng có thể được lập trình để tính toán, cũng như những thách thức và câu hỏi mở trong lĩnh vực này.
Hãy đi sâu vào ngay!
Trong phần đầu tiên của loạt bài này, chúng ta đã thảo luận về các khía cạnh khác nhau làm cho điện toán cổ điển về cơ bản khác với điện toán lượng tử. Chúng tôi khuyến khích bạn xem qua bài viết đó để biết thêm chi tiết, nhưng một vài điểm cơ bản là:
Với các khối xây dựng vật lý này, loại công nghệ nào thực sự có thể tận dụng các đặc tính này?
Thiết kế qubit cho máy tính lượng tử không phải là nhiệm vụ đơn giản. Các hệ thống lượng tử yêu cầu sự cô lập các hạt rất nghiêm ngặt và khả năng điều khiển các hệ thống vật lý phức tạp đến một mức độ chính xác chưa từng có trước đây.
Có một số công nghệ cạnh tranh đã xuất hiện trong những năm gần đây, bao gồm qubit ion bị bẫy, qubit siêu dẫn, qubit spin bán dẫn, quang học tuyến tính và qubit Majorana. Triết lý chung về thiết kế qubit có thể được tóm tắt bằng một số điểm sau (được gọi là tiêu chí DiVincenzo):
Thật thú vị, những mục tiêu này mâu thuẫn với nhau – như thể điện toán lượng tử không đủ phức tạp! Cụ thể, việc khởi tạo và thực hiện tính toán trên một qubit yêu cầu các tương tác trên hệ thống, điều này vốn sẽ phá vỡ sự cô lập cần thiết để tạo ra một qubit ổn định. Đây là một lý do tại sao về cơ bản rất khó để xây dựng một máy tính lượng tử.
Tuy nhiên, hai ứng cử viên hứa hẹn nhất cho các bit thời đại NISQ (lượng tử ở quy mô trung gian ồn ào) là qubit ion bị bẫy và qubit siêu dẫn.
Một qubit ion bị mắc kẹt hoạt động trên các nguyên tử. Vì một qubit như vậy sử dụng các tính chất của ion nguyên tử nên nó có thể tận dụng các tính chất cơ học lượng tử một cách tự nhiên thông qua các mức năng lượng bên trong của các nguyên tử. Có thể sử dụng các ion phổ biến như Ca+, Ba+, Yb+ (trong số nhiều loại khác).
Về mặt khái niệm, ý tưởng là chỉ định hai mức năng lượng nguyên tử của ion và biểu thị chúng là mức năng lượng 0 và 1. Việc lựa chọn hai mức xác định cách qubit được kiểm soát: khoảng cách lớn giữa các mức năng lượng (ví dụ: 10^15 Hz, xung quanh tần số ánh sáng) có nghĩa là việc sử dụng chùm tia laze để kích thích các ion và di chuyển chúng từ trạng thái này sang trạng thái khác. khác. Chúng được gọi là qubit quang học.
Mặt khác, các qubit siêu mịn có sự phân tách năng lượng nhỏ hơn (khoảng 10^10 Hz). Loại thứ hai này rơi vào tần số vi sóng, và do đó có thể được điều khiển thông qua các xung vi sóng. Ưu điểm của các cổng qubit đơn được điều khiển bằng vi sóng là tỷ lệ lỗi thấp hơn (10^-6), trong khi nhược điểm là khó tập trung vào các ion riêng lẻ do bước sóng lớn.
Làm thế nào bạn có thể ổn định một ion và sử dụng nó để tính toán? Như tên của nó, bạn cần “bẫy nó” để giữ nó ở đúng vị trí để kiểm soát nó. Điều này có thể được thực hiện bằng cách áp dụng một trường điện từ theo một cách cụ thể (bẫy RF Paul) để đóng băng ion tại một điểm yên ngựa. Sau khi “bị mắc kẹt”, các ion cần được làm mát về mặt vật lý để giảm rung động và mất kết hợp. Như bạn có thể tưởng tượng, một thiết lập như vậy sẽ cần nhiều thành phần, bao gồm laze, thiết bị điện tử điều khiển, heli lỏng để làm mát và độ chính xác cực cao trong quá trình vận hành.
Gần đây, các qubit bẫy ion đang được khá nhiều người biết đến. Vào ngày 1 tháng 10 năm 2021, IonQ (một công ty con của Đại học Maryland) đã được niêm yết công khai trên NYSE. Mặc dù các nền tảng lý thuyết đã có từ năm 1995, nhưng chỉ gần đây việc triển khai nó mới thực sự được triển khai.
Ngoài ra, tỷ lệ lỗi thấp hơn của chúng cung cấp một công nghệ hấp dẫn để trở thành qubit của tương lai trong kỷ nguyên NISQ. Mặc dù điều này rất hứa hẹn, nhưng các qubit ion bị mắc kẹt có một số nhược điểm, trong đó lớn nhất là chúng chậm hơn các qubit siêu dẫn. Đặc điểm này có thể quan trọng để giải thích cho các lỗi thời gian thực phát sinh từ hệ thống. Ngoài ra, có những giới hạn về số lượng ion có thể vừa với một bẫy và được tạo ra để tương tác. Tất cả điều này không làm mất đi lời hứa về các qubit ion bị mắc kẹt.
Trái ngược với các qubit ion bị mắc kẹt, một qubit siêu dẫn được triển khai với các phần tử mạch in in thạch bản. Về cơ bản, đây là những “nguyên tử nhân tạo” với các tính chất cơ học lượng tử mong muốn. Cho đến khi công nghệ qubit bẫy ion phát triển gần đây, qubit siêu dẫn đã thu hút sự chú ý đáng kể của ngành công nghiệp vì nó theo sát công nghệ mạch tích hợp hiện có hơn.
Một qubit siêu dẫn xoay quanh một phần tử mạch điện được gọi là tiếp giáp Josephson, về cơ bản là một chất cách điện ở giữa hai chất siêu dẫn. Dưới nhiệt độ tới hạn, điện trở của chất siêu dẫn giảm xuống bằng không, tạo thành một cặp electron được gọi là cặp Cooper.
Các electron truyền thống có spin +-½ (được gọi là fermion), trong khi các cặp Cooper có tổng spin bằng 0 (boson). Trong một điểm nối Josephson, các cặp hợp tác có thể tạo đường hầm lượng tử và tạo ra các mức năng lượng riêng biệt cần thiết để tạo ra một qubit. Số lượng các cặp Cooper chui qua đường giao nhau liên quan đến trạng thái lượng tử. Có nhiều loại qubit siêu dẫn, bao gồm qubit điện tích, qubit thông lượng và qubit pha, khác nhau về thiết kế mạch cũng như (về lượt) hoạt động và cơ chế vật lý của chúng để thực hiện, kiểm soát và đo lường một qubit.
Các qubit siêu dẫn đã mở ra cơ hội cho nhiều công nghệ khác nhau, bao gồm các qubit spin dựa trên silicon và đã có sự hỗ trợ công nghiệp lâu hơn so với các qubit ion bị mắc kẹt. Không có người chiến thắng rõ ràng trong không gian công nghệ vào thời điểm này: mỗi công nghệ đều có những lợi thế riêng với những người ủng hộ khác nhau. Đồng thời, những hạn chế cơ bản sẽ giúp thúc đẩy nhiều đổi mới hơn trên mọi mặt để xác định các qubit lý tưởng cho các hệ thống máy tính lượng tử trong tương lai.
Tùy thuộc vào công nghệ qubit, các cổng logic lượng tử (hay chính xác hơn là hoạt động của qubit hoặc hướng dẫn lượng tử) yêu cầu các hoạt động vật lý khác nhau để xử lý thông tin. Cổng lượng tử về cơ bản là một phép biến đổi logic được biểu diễn bằng các ma trận đơn nhất.
Hãy nhớ lại rằng trong khi các phép tính cổ điển hoạt động theo các định luật của đại số Boolean, thì các phép tính lượng tử hoạt động theo các quy tắc của đại số tuyến tính. Do đó, một phép biến đổi/cổng về cơ bản là một hoạt động thay đổi trạng thái của qubit sang trạng thái khác, có thể được diễn giải dựa trên sự chồng chất của giá trị 0 và 1 của nó.
Một khía cạnh độc đáo của cổng lượng tử (đôi khi gây khó hiểu) là nó khác với khái niệm cổ điển về kiến trúc Von Neumann. John Von Neumann là một kiến trúc sư máy tính làm việc trong dự án Manhattan vào những năm 1940, khi ông nghe nói về sự phát triển của ENIAC. Anh ấy đã tìm ra cách để làm cho ENIAC nhanh hơn nhiều, bằng cách đưa ra khái niệm về thiết kế chương trình được lưu trữ. Theo danh pháp hiện đại, điều này thực tế có nghĩa là tách bộ nhớ (ví dụ: nơi lưu trữ chương trình) khỏi các đơn vị tính toán (nơi xử lý thông tin). Việc tách biệt các mối quan tâm như vậy là công cụ giúp máy móc hoạt động hiệu quả hơn theo quan điểm của con người – thời gian gỡ lỗi có thể chuyển sang viết chương trình tốt hơn và các kiến trúc sư máy tính có thể tập trung (gần như độc lập) vào việc cải thiện từng bộ nhớ và cấu trúc điện toán để có hiệu suất tốt hơn.
Tuy nhiên, một kiến trúc lượng tử không có sự phân tách đơn giản như vậy, vì quá trình “tính toán” xảy ra nhờ các phép biến đổi vật lý trên “bộ nhớ” qubit và về cơ bản gắn liền với công nghệ. Mặc dù điều đó có vẻ hơi xa lạ đối với một lập trình viên máy tính truyền thống, nhưng nó đi kèm với một lợi ích độc đáo: máy tính lượng tử có thể tận dụng rất nhiều các phép tính có thể đảo ngược.
Phép toán thuận nghịch là phép toán trong đó hàm chuyển đổi ánh xạ các trạng thái tính toán cũ sang trạng thái tính toán mới là hàm một đối một. Nói cách khác, việc biết các trạng thái logic đầu ra sẽ xác định duy nhất các trạng thái logic đầu vào của hoạt động tính toán. Ví dụ: cổng NOT là một chức năng có thể đảo ngược, hoạt động trên một bit (hoặc qubit). Theo cách mở rộng, cổng KHÔNG được kiểm soát (hoặc CNOT) sử dụng hai bit/qubit logic, trong đó bit thứ hai kiểm soát cách thức/thời điểm lật cổng NOT. Tương tự, cổng CNOT có thể được coi là cổng XOR có thể đảo ngược. Việc thêm một bit/qubit điều khiển nữa sẽ giới thiệu cổng Toffoli, nơi bạn có thể điều khiển bit điều khiển đi vào cổng CNOT.
Điều này hữu ích và liên quan đến tính toán lượng tử như thế nào? Chà, cổng Toffoli là một tính toán có thể đảo ngược phổ quát, nghĩa là bạn có thể triển khai bất kỳ mạch logic Boolean nào (có thể là không thể đảo ngược) chỉ bằng cách sử dụng cổng Toffoli. Trong thiết kế máy tính Von Neumann, cổng này tương tự như cổng NAND (Không phải AND) và tính tổng quát của nó là lý do tại sao ngày nay chúng ta có thể lập trình máy tính để thực hiện bất kỳ phép tính nào (và thực hiện hàng triệu phép tính rất nhanh).
Nhưng tại sao dừng lại ở tính toán đảo ngược? Một yếu tố quan trọng khác của cổng lượng tử là sự liên kết của chúng với các tính toán ngẫu nhiên. Nhiều thuật toán cổ điển tận dụng lợi thế của sự ngẫu nhiên, vì thế giới tự nhiên hoạt động không thể đoán trước và (ở một mức độ nhất định) theo thống kê. Điện toán lượng tử đã sẵn sàng, vì tính ngẫu nhiên là một thuộc tính cơ bản được liên kết chặt chẽ với sự chồng chất.
Nói cách khác, khi đo lường một hệ thống lượng tử, bạn yêu cầu nhiều tính toán (tất cả đều có tính ngẫu nhiên cố hữu do tính chất nguyên tử) và đầu ra của bạn là phân phối xác suất của các mẫu bạn đã thực hiện để thu được kết quả. Mặc dù nó có vẻ giống như một mô hình điện toán mới, nhưng nó thực sự gần với bản chất cơ bản của thế giới hơn vì rất ít thứ trên thế giới là chắc chắn (ngoại trừ cái chết và thuế như Benjamin Franklin đã nói vào năm 1789).
Các cổng lượng tử phổ biến khác (không được thảo luận ở đây nhưng có tính liên quan cao) là cổng Hadamard, cổng Hadamard được Kiểm soát, cổng Pauli, cổng SWAP, cổng SWAP được kiểm soát và các cổng khác (bạn có thấy mẫu nào không?). Mặc dù những cổng này rất quan trọng đối với các thuật toán khác nhau, nhưng điểm nổi bật chính là các cổng này về cơ bản là các phép toán đại số tuyến tính và có thể được sử dụng để chuyển đổi trạng thái của một qubit cho các tính toán mong muốn.
Cho đến nay, chúng ta đã “lên đỉnh” trong việc mô tả một hệ thống điện toán lượng tử: các đặc tính vật lý lượng tử có thể được nắm bắt bằng qubit, từ đó có thể vận hành bằng các cổng logic khác nhau để xử lý thông tin, với mục tiêu cấp cao. của việc thực hiện một thuật toán lượng tử. Kết nối giữa thuật toán lượng tử cấp cao và phần cứng lượng tử cấp thấp yêu cầu hiện thực hóa trình biên dịch lượng tử. Trình biên dịch lượng tử là một loạt các phép biến đổi và tối ưu hóa trên biểu diễn trung gian lượng tử (QIR) của một chương trình.
Hãy giải nén thuật ngữ đó một chút.
Theo nghĩa cổ điển, trình biên dịch là một phần mềm được giao nhiệm vụ chuyển đổi ngôn ngữ lập trình cấp cao (chẳng hạn như C ++, Python, v.v.) thành kiến trúc tập lệnh do máy xác định hoặc ISA (chẳng hạn như x86, ARM, Power, RISC-V, v.v.) ISA tạo thành hợp đồng giữa người lập trình và máy, cho phép người dùng viết mã mà trình biên dịch sau đó “dịch” cho máy hiểu. Sau đó, máy sẽ thực hiện các hướng dẫn để thực hiện chương trình trên máy, sử dụng “công thức” đã biên dịch.
Tập lệnh của máy tính lượng tử là các cổng được mô tả ở trên: cổng CNOT, cổng Hadamard, cổng “Clifford+T” và các hoạt động khác trên qubit. Tuy nhiên, công việc của trình biên dịch lượng tử phức tạp hơn là chỉ “dịch” một ngôn ngữ cấp cao hơn (ví dụ bao gồm cQASM, Quil và Q#) thành một loạt cổng. Nó cũng phải tính đến vật lý lượng tử của các tính toán cơ bản.
Ví dụ, các qubit có thể bị vướng víu và do đó các tương tác của chúng cần được lên lịch tương ứng. Các qubit cũng bị phân rã theo thời gian; do đó, bạn cần một cấu hình tối ưu để giảm (và cân nhắc) tính chất ồn ào của các hoạt động. Tương tác giữa các qubit cũng có thể bị hạn chế bởi công nghệ cơ bản: không phải tất cả các qubit đều có thể tương tác vật lý với nhau và do đó, trình biên dịch cần lưu ý về các ràng buộc phần cứng khi triển khai thuật toán. Trong trường hợp điều này dường như không đủ cho trình biên dịch lượng tử, thì một hiện tượng rất đáng chú ý được gọi là dịch chuyển tức thời lượng tử làm tăng thêm độ phức tạp. Dịch chuyển tức thời lượng tử thúc đẩy sự vướng víu để truyền thông tin qua các qubit “ở xa”. Mặc dù có vẻ xa vời nhưng tính năng này có thể giúp giảm chi phí liên lạc thông qua lập lịch trình, nhưng tất nhiên, tính năng này cần được hệ thống quản lý đúng cách.
Nếu tất cả điều này dường như quá nhiều để hiểu cùng một lúc – bạn không đơn độc! Biên dịch lượng tử là một lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn chính xác cho tất cả những điều phức tạp liên quan. Trong khi các hệ thống máy tính cổ điển đã được thiết kế với sự trừu tượng tốt đẹp cho phép đổi mới ở các cấp độ riêng biệt trong ngăn xếp máy tính, thì “hệ thống” điện toán lượng tử vẫn còn rất nhiều thay đổi.
Trích lời Tiến sĩ Yongshan Ding và Tiến sĩ Fred Chong từ Đại học Chicago, “chìa khóa để thực hiện thành công các thuật toán lượng tử trên các thiết bị NISQ là chia sẻ thông tin có chọn lọc giữa các lớp của ngăn xếp, sao cho các chương trình có thể sử dụng các qubit hạn chế một cách hiệu quả nhất .” Biên soạn lượng tử nhằm mục đích làm điều đó cho chúng tôi; tuy nhiên, bản thân nó vẫn còn rất nhiều ở giai đoạn sơ khai.
Ngày nay, điện toán lượng tử rất đồng nghĩa với khả năng chịu lỗi và giảm thiểu tiếng ồn – nó hoàn toàn đúng với tên gọi: máy tính lượng tử quy mô trung bình (NISQ) ồn ào.
Hầu hết các qubit trong một hệ thống đang được sử dụng để chống lại sự mất kết hợp của hệ thống lượng tử và bù đắp về mặt vật lý và thuật toán cho các lỗi tính toán.
Số liệu chính được sử dụng để đo thời gian một trạng thái lượng tử có thể tồn tại được gọi một cách khéo léo là thời gian kết hợp. Để tham khảo, thời gian kết hợp ngày nay được đo theo thứ tự từ phút đến khoảng một giờ. Hãy tưởng tượng nếu mỗi bit trong bộ xử lý hiện tại của bạn thay đổi giá trị của nó một cách ngẫu nhiên mỗi giờ… thì việc hoàn thành bất kỳ việc gì (hữu ích) sẽ khá phi thực tế!
Điều đó nói rằng, với khả năng xử lý của một bit lượng tử, bạn thực sự có thể thực hiện nhiều phép tính (tức là các phép biến đổi qubit) trong khung thời gian như vậy, nhưng việc thực hiện các thuật toán chạy dài thể hiện ưu thế lượng tử sẽ kém khả thi hơn nhiều.
Một trong những kỹ thuật phổ biến hiện nay để giảm thiểu sự mất kết hợp tự nhiên của các qubit trong quá trình tính toán là sử dụng dự phòng, giống như các hệ thống cổ điển. Cụ thể, sửa mã lỗi lượng tử (QECC) về cơ bản phản ánh ECC hiện đại, trong đó các bit (qu) bổ sung được sử dụng để phát hiện xem có xảy ra lỗi hay không và sửa lỗi đó. Một mã sửa lỗi lượng tử phổ biến là mã Shor 9 bit (hay đơn giản là Mã Shor), trong đó 1 qubit logic được mã hóa bằng 9 qubit vật lý có thể sửa các lỗi tùy ý trong một qubit. Nói cách khác, đối với mỗi qubit trong hệ thống của bạn thực hiện các tính toán “hữu ích”, bạn cần thêm 8 để đảm bảo rằng nó hoạt động bình thường.
QECC không phải là cách duy nhất để giải quyết lỗi trong hệ thống lượng tử. Một phương pháp khác là biên dịch ngẫu nhiên. Ý tưởng là chèn các cổng ngẫu nhiên vào một mạch lượng tử và tính trung bình trên nhiều mạch ngẫu nhiên được lấy mẫu độc lập đó. Mặc dù ảnh hưởng của nhiễu đối với mạch riêng lẻ có thể khác nhau, nhưng nhiễu dự kiến trên nhiều mạch ngẫu nhiên được điều chỉnh thành dạng ngẫu nhiên. Về cơ bản, bạn có thể sử dụng phép toán thông minh để bù trừ trong khi kết hợp lỗi trực tiếp trong các phép tính.
Trình biên dịch lượng tử cũng có thể thực hiện nhiều phép ánh xạ thông minh khác nhau để giải quyết các lỗi, chẳng hạn như giảm thiểu trao đổi chéo giữa các qubit trong quá trình dịch mạch phần cứng, hiệu chỉnh lại tỷ lệ lỗi hệ thống và ánh xạ lại các qubit cũng như giảm thiểu độ dài mạch để “tăng tốc” các phép tính trước đó mất mạch lạc tiếp quản.
Tất cả những kỹ thuật này tồn tại do sự kiểm soát không chính xác của phần cứng lượng tử và sự mất kết hợp tự nhiên của các trạng thái. Mặc dù nhiều kỹ thuật trong số này dành riêng cho kỷ nguyên NISQ, nhưng mục tiêu chính là hiểu rõ hơn về các lỗi và giảm thiểu chúng cho kỷ nguyên Máy tính lượng tử có khả năng chịu lỗi (FT) cuối cùng.
Nhiều người tin rằng kỷ nguyên FT là khi uy quyền lượng tử thực sự có thể được hiện thực hóa cho nhiều ứng dụng.
Chúng ta đã đi một chặng đường dài trong quá trình phát triển máy tính lượng tử, với nhiều công ty và cơ sở nghiên cứu đã đẩy mạnh việc nắm bắt đầy đủ các đặc tính lượng tử của vũ trụ của chúng ta. Trong khi nhiều lý thuyết nền tảng hiện đang được thực hiện, các “hệ thống” lượng tử đầy đủ vẫn đang được phát triển tích cực.
Các công nghệ qubit cạnh tranh, hệ thống ồn ào và sự mất kết hợp cũng như trình biên dịch “làm tất cả” đáng kinh ngạc vẫn là những thách thức cho cuộc đua giành quyền tối cao lượng tử. Hơn nữa, kỷ nguyên NISQ mà chúng ta hiện đang trải qua và kỷ nguyên FT trong tương lai có thể sẽ khác rất nhiều. “Ngăn xếp” điện toán hiện đại vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu và nhiều công nghệ lượng tử mới và thú vị chắc chắn sẽ xuất hiện trong tương lai gần.
Mặc dù máy tính lượng tử chưa (chưa) gây bão trên thế giới, nhưng người ta có thể tưởng tượng được những lợi ích và hậu quả của việc có máy tính lượng tử theo ý của chúng ta. Mặc dù nền tảng của cơ học lượng tử đã có gần một thế kỷ, nhưng các nhà nghiên cứu và các nhà thực hành hiện đang bắt đầu thực sự thiết kế các hệ thống này và giải quyết nhiều thách thức nghiên cứu và kỹ thuật hấp dẫn. Với nhiều người chơi hiện đang đầu tư vào cuộc đua lượng tử, số lượng qubit trong một hệ thống thực tế đang tăng lên mỗi ngày và sẽ chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi các hệ thống chịu lỗi thực sự trở thành hiện thực.