Tôi đã theo dõi khá sát lĩnh vực tính toán lượng tử, và thành thật mà nói, năm 2024 là năm mọi thứ chuyển từ "các thông báo đột phá" sang tiến bộ kỹ thuật thực sự. Không chỉ một điều — ba công ty riêng biệt đã đạt các mốc quan trọng trong vòng vài tháng, sử dụng các phương pháp phần cứng hoàn toàn khác nhau. Đó thường là lúc bạn biết một lĩnh vực thực sự đang tiến lên.

Vậy điều gì thực sự đã xảy ra với các đột phá mới nhất trong tính toán lượng tử năm 2024? Để tôi phân tích ba điều thực sự quan trọng.

Google đã ra mắt Willow vào tháng 12 — một bộ xử lý 105 qubit làm điều gì đó mà lĩnh vực đã theo đuổi suốt 30 năm. Họ thêm nhiều qubit hơn và tỷ lệ lỗi còn giảm thay vì tăng. Nghe có vẻ rõ ràng nhưng đó là điều lớn lao. Trong nhiều thập kỷ, vấn đề là hệ thống lớn hơn nghĩa là nhiều nhiễu và không ổn định hơn. Willow chứng minh bạn có thể mở rộng mà không bị sụp đổ. Thước đo hiệu suất đã thu hút nhiều sự chú ý — giải quyết một vấn đề trong năm phút mà một siêu máy tính cổ điển mất 10 septillion năm — nhưng thành tựu thực sự là kiến trúc. Đây là sửa lỗi dưới ngưỡng thực sự hoạt động, không chỉ lý thuyết.

Trong khi đó, Microsoft và Quantinuum đã thể hiện điều gì đó cũng quan trọng không kém vào tháng 4. Họ xây dựng các qubit logic với tỷ lệ lỗi thấp hơn 800 lần so với các qubit vật lý nền tảng. Sau đó vào tháng 11, họ tiến xa hơn — 24 qubit logic liên kết sử dụng nguyên tử trung hòa. Hoàn toàn khác biệt về phần cứng so với cách tiếp cận của Google. Rồi vào tháng 12, Quantinuum đạt 50 qubit logic. Điểm ở đây là nhiều con đường để đạt được tính toán lượng tử chịu lỗi đang tiến triển đồng thời, điều này thay đổi hoàn toàn cách bạn nghĩ về thời gian biểu.

Đóng góp của IBM ít ồn ào hơn nhưng có thể quan trọng hơn cho việc triển khai thực tế. Heron R2 vào tháng 11 — 156 qubit, nhưng quan trọng hơn là các chỉ số hiệu suất đã thay đổi rõ rệt. Lỗi của cổng hai qubit giảm xuống còn 8×10⁻⁴. Các khối lượng công việc mất 120 giờ nay chỉ chạy trong 2,4 giờ. Đó là loại tiến bộ đo lường được thực sự mở rộng. Họ cũng công bố một mã sửa lỗi mới giảm chi phí từ 3.000 qubit vật lý xuống còn 288 cho một qubit logic duy nhất. Lợi ích về hiệu quả này khiến vấn đề trở thành một bài toán kỹ thuật có giải pháp chứ không còn là một vấn đề vật lý không có câu trả lời.

Điều thứ tư mà không ai nói đến nhưng đáng nói: NIST đã công bố các tiêu chuẩn mã hóa lượng tử hậu-quantum vào tháng 8 năm 2024. Đây là lần đầu tiên một tổ chức tiêu chuẩn toàn cầu chính thức thừa nhận rằng máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ mã hóa hiện tại không còn là lý thuyết nữa. Đối với hạ tầng blockchain và crypto, điều này liên quan trực tiếp. Ví, giao dịch, hợp đồng thông minh — tất cả các mã hóa bất đối xứng bảo vệ chúng — cuối cùng sẽ cần các giải pháp chống lượng tử. Thời gian chuyển đổi bắt đầu từ bây giờ.

Điều chân thực về tất cả những điều này là: Willow chưa chạy được trong khám phá thuốc. Các qubit logic có thể phát hiện lỗi nhưng sửa lỗi đầy đủ vẫn đang được hoàn thiện. Các hệ thống nguyên tử trung hòa cần hạ tầng laser mà chưa tồn tại ở quy mô lớn. Nhưng điều thay đổi là hướng tiến bộ. Lĩnh vực đã chuyển từ đặt cược tất cả vào một phương pháp sang có nhiều con đường khả thi cùng tiến bộ đồng thời. Nó đã chuyển từ vật lý lý thuyết sang kỹ thuật.

Nhìn về phía trước — Google hướng tới hoạt động chịu lỗi vượt ra ngoài dưới ngưỡng. Microsoft nhắm tới 50-100 qubit logic liên kết trong các triển khai thương mại trong vài năm tới. Bộ xử lý Starling của IBM dự kiến ra mắt năm 2029 với 200 qubit đã sửa lỗi. Quỹ đạo từ các đột phá mới nhất trong tính toán lượng tử 2024 nhất quán hướng về một chiều: câu hỏi không còn là liệu điều này có khả thi hay không nữa. Các mốc năm 2024 đã chứng minh rằng điều đó khả thi trên nhiều kiến trúc khác nhau. Câu hỏi bây giờ là cái nào phát triển nhanh nhất và khi nào các ứng dụng xứng đáng với khoản đầu tư thực sự xuất hiện.

Đối với bất kỳ ai theo dõi cách tính toán lượng tử liên quan đến AI và hạ tầng crypto, đây là năm lĩnh vực này ngừng mang tính suy đoán và bắt đầu trở nên dự đoán được. Các đột phá mới nhất trong tính toán lượng tử 2024 về cơ bản đã chuyển mục tiêu từ "liệu điều này có thể lý thuyết hay không" sang "phương pháp kỹ thuật nào chiến thắng."