Các người Canada đã tạo ra một nguyên mẫu máy tính lượng tử “đánh dấu” để giải quyết các bài toán tối ưu hóa

Máy photon mới của Ising từ Đại học Queens

Các nhà khoa học tại Queen’s University ở Kingston (Anh) đã phát triển một nền tảng photon có thể lập trình, hoạt động ở nhiệt độ phòng và duy trì ổn định trong nhiều giờ. Về bản chất, nó giống như máy tính lượng tử của công ty D‑Wave, giải quyết các bài toán tối ưu hoá tổ hợp, nhưng khác biệt đáng kể về giá cả, độ tin cậy và chi phí bảo trì.

Cách hoạt động của hệ thống
* Máy phát quang điện tử

Nền tảng sử dụng các thành phần truyền thông quang học phổ biến: laser, bộ điều chế trên màng mỏng niobate lithium, bộ khuếch đại quang bán dẫn và xử lý tín hiệu số.

* Mô hình Ising

Thay vì sử dụng nam châm nhỏ gọn truyền thống (như trong máy Ising cổ điển), hệ thống dùng các xung ánh sáng. Mỗi “spin ảo” là một xung riêng biệt, xoay vòng trong vòng lặp có điều khiển.

* Mã hóa bài toán

Bài toán tối ưu hoá tổ hợp được mã hóa thành chuỗi các xung. Sau khi khởi động, chúng tương tác cho đến khi hệ thống đạt trạng thái năng lượng thấp nhất – và trạng thái đó trở thành đáp án của bài toán (ví dụ, lộ trình tối ưu trong vấn đề du lịch gia nhập).

Thông số kỹ thuật
Chỉ số Giá trị Số spin 256 Liên kết khả dĩ 65 536 “tất cả‑cùng‑với” Hiệu suất >200 GOPS (billion operations per second) khi tương tác spin và xử lý phi tuyến
So sánh, các nền tảng lượng tử hiện đại của D‑Wave giá hàng triệu lần cao hơn và chỉ hoạt động vài mili giây cho một giải pháp.

Tại sao điều này quan trọng
* Nhiệt độ phòng – hệ thống không cần làm lạnh cryo.

* Ổn định lâu dài – hoạt động trong giờ, chứ không phải ms.

* Tiết kiệm chi phí – rẻ hơn đáng kể và dễ bảo trì hơn các đồng loại lượng tử.

Ứng dụng có thể
* Tối ưu hoá lộ trình (kho vận chuyển, giao thông)

* Phân hoạch số

* Tổng hợp protein và thiết kế dược phẩm

* Mật mã học và an ninh dữ liệu

* Máy tính neuromorphic

Hệ thống đại học mở ra triển vọng tạo ra các máy tính tương tự thực tiễn, có thể mở rộng và tiết kiệm năng lượng cho một loạt các bài toán tối ưu hoá.