Keysight Solutions: Giải Pháp Kiểm Soát Lượng Tử Đột Phá

Keysight Lắp Đặt Hệ thống Kiểm soát Lượng tử Thương mại Lớn Nhất Thế giới tại Trung tâm G-QuAT Hàng Đầu của AIST

Cuộc đua toàn cầu để đạt ưu thế lượng tử đang nóng lên. Các quốc gia và tập đoàn hàng đầu thế giới đang dồn lực phát triển máy tính lượng tử. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất không phải là tạo ra qubit. Vấn đề là kiểm soát và đồng bộ hàng trăm, thậm chí hàng nghìn qubit. Trong bối cảnh đó, một cột mốc lịch sử đã được tạo ra. Keysight Technologies đã công bố lắp đặt thành công hệ thống kiểm soát lượng tử lớn nhất thế giới. Hệ thống này được đặt tại Trung tâm Công nghệ Lượng tử Toàn cầu (G-QuAT) của AIST (Nhật Bản).

Sự kiện này đánh dấu một bước tiến quan trọng. Nó không chỉ ý nghĩa với Keysight và AIST. Nó còn có ý nghĩa với toàn bộ cộng đồng khoa học lượng tử. Nó chứng minh rằng việc xây dựng các máy tính lượng tử có khả năng mở rộng không còn là giấc mơ. Đây là bước đệm để chuyển từ các thí nghiệm nhỏ sang các hệ thống lượng tử mạnh mẽ.

G-QuAT: Trung tâm nghiên cứu lượng tử hàng đầu thế giới

Để hiểu hết tầm quan trọng của dự án, chúng ta cần xem xét vị thế của G-QuAT. AIST là một tổ chức nghiên cứu công nghệ hàng đầu. G-QuAT là trung tâm tiên phong của họ trong lĩnh vực lượng tử. Trung tâm này được thành lập với mục tiêu trở thành một điểm đến toàn cầu. Tại đây, các nhà khoa học từ khắp nơi có thể hợp tác để giải quyết các thách thức của ngành.

G-QuAT tập trung vào việc phát triển công nghệ lượng tử. Họ nghiên cứu từ vật liệu tiên tiến đến các hệ thống phức tạp. Mục tiêu cuối cùng là thúc đẩy điện toán lượng tử. Họ muốn tạo ra các ứng dụng thực tế. Bằng cách hợp tác với Keysight, AIST đã có được công nghệ tiên tiến nhất. Đây là một minh chứng rõ ràng cho chiến lược của G-QuAT.

Hệ thống Kiểm soát Lượng tử: Trái tim của Máy tính Lượng tử

Trong một máy tính lượng tử, qubit là “diễn viên” chính. Tuy nhiên, hệ thống kiểm soát lượng tử mới là “nhạc trưởng”. Nhiệm vụ của nó là gửi các tín hiệu chính xác. Nó điều khiển từng qubit. Hệ thống phải giải quyết nhiều thách thức:

• Độ trễ cực thấp: Các trạng thái lượng tử rất nhạy cảm. Chúng tồn tại trong thời gian cực ngắn. Do đó, tín hiệu điều khiển phải đến qubit gần như ngay lập tức. Điều này giúp thực hiện các phép toán chính xác.
• Đồng bộ hóa hoàn hảo: Khi số lượng qubit tăng, việc đảm bảo hàng nghìn kênh tín hiệu hoạt động đồng bộ là một bài toán khó. Một sai lệch nhỏ có thể phá vỡ toàn bộ trạng thái lượng tử.
• Khả năng mở rộng: Hệ thống phải có khả năng mở rộng. Nó cần đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các phòng thí nghiệm.

Hầu hết các hệ thống kiểm soát hiện tại chỉ xử lý được một số lượng qubit nhỏ. Con số này thường không quá 100. Đây là rào cản chính để các nhà khoa học tạo ra các máy tính lượng tử lớn hơn.

Giải pháp đột phá của Keysight

Keysight đã giải quyết những thách thức này bằng một kiến trúc độc đáo. Nó kết hợp sức mạnh phần cứng chuyên dụng với tính linh hoạt của phần mềm. Giải pháp của họ được xây dựng trên nền tảng FPGA (Field-Programmable Gate Array). Đây là một mạch tích hợp có thể được lập trình lại sau khi sản xuất.

Kiến trúc FPGA và Tính Linh hoạt Sự linh hoạt của FPGA cho phép các nhà nghiên cứu tùy chỉnh hệ thống. Nó phù hợp với các thí nghiệm khác nhau. Các nhà nghiên cứu có thể điều khiển qubits siêu dẫn hoặc bẫy ion. Họ không cần thay đổi phần cứng. Điều này giúp tăng tốc độ nghiên cứu và phát triển.

Khả năng Mở rộng và Tối ưu Hóa Kiến trúc mô-đun của Keysight giúp dễ dàng mở rộng quy mô. Khi cần tăng số lượng qubit, nhà nghiên cứu chỉ cần thêm các mô-đun mới. Họ không cần xây dựng lại toàn bộ. Điều này giúp tối ưu hóa chi phí. Nó cũng tiết kiệm không gian trong phòng thí nghiệm.

Nền tảng Tích hợp và Liền mạch Giải pháp của Keysight là một hệ sinh thái tích hợp. Các thiết bị đo lường chính xác của Keysight được sử dụng từ giai đoạn đầu. Máy hiện sóng và máy phân tích mạng giúp kiểm tra từng thành phần. Sau đó, chúng được tích hợp liền mạch với hệ thống kiểm soát lượng tử. Điều này tạo ra một giải pháp toàn diện, từ khâu thiết kế đến vận hành.