Language
Country/Area
No result found
Vũ khí bí mật của luyện lượng tử: Nguyên lý ma thuật vượt qua luyện kim cổ điển!
Nhiều nhà khoa học và kỹ sư phải đối mặt với những thách thức khó khăn trong việc tìm kiếm giải pháp tối ưu. Các thuật toán ủ cổ điển đã giúp con người giải quyết nhiều vấn đề tối ưu hóa phức tạp, nhưng với yêu cầu tính toán ngày càng tăng, điện toán lượng tử dường như mang đến một giải pháp hoàn toàn mới cho vấn đề này. Ủ lượng tử là một quá trình tối ưu hóa dựa trên các nguyên lý của cơ học lượng tử nhằm tìm ra mức tối thiểu toàn cục của một hàm mục tiêu nhất định và đã chứng tỏ tính ưu việt của nó trong nhiều lĩnh vực.
Ủ lượng tử lần đầu tiên được đề xuất bởi B. Apolloni và các đồng nghiệp vào năm 1988. Sau nhiều lần phát triển, dạng toàn diện của nó đã được T. Kadowaki và H. Nishimori đề xuất vào năm 1998. Nó khai thác các hiệu ứng chồng chất và đường hầm của cơ học lượng tử để cho phép thử nghiệm song song lượng tử của hệ thống giữa tất cả các trạng thái có thể.
Quá trình ủ lượng tử bắt đầu từ trạng thái chồng chất hoàn toàn của cơ học lượng tử, phát triển thông qua phương trình Schrödinger theo thời gian và sử dụng hiện tượng đường hầm lượng tử để vượt ra khỏi mức tối thiểu cục bộ.
So với quá trình ủ mô phỏng cổ điển, quá trình ủ lượng tử có một ưu điểm chính: cường độ trường đường hầm của nó khiến cho quá trình phát triển của hệ thống không còn chỉ phụ thuộc vào sự phân bố năng lượng của trạng thái hiện tại mà có thể được truyền ngẫu nhiên qua đường hầm. Điều này cho phép quá trình ủ lượng tử hoạt động tốt hơn quá trình ủ mô phỏng trong một số vấn đề, đặc biệt là khi xử lý các vấn đề tối ưu hóa tổ hợp với nhiều cực tiểu cục bộ.
Cường độ trường đường hầm của quá trình ủ lượng tử tương tự như thông số nhiệt độ trong quá trình ủ mô phỏng, nhưng ưu điểm của quá trình ủ lượng tử là có thể thay đổi biên độ song song trên tất cả các trạng thái.
Trường đường hầm trong cơ học lượng tử về cơ bản là một thuật ngữ động năng của thế năng. Trong một số hàng rào thế năng cao và mỏng, nhiễu loạn nhiệt sẽ không thể đẩy hệ thống xuyên qua hàng rào một cách hiệu quả, nhưng đường hầm lượng tử có thể có hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy ủ lượng tử có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong những trường hợp này.
Để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ này, D-Wave Systems đã cho ra mắt máy ủ lượng tử thương mại đầu tiên, D-Wave One, vào năm 2011, đánh dấu một giai đoạn mới trong quá trình thương mại hóa điện toán lượng tử. Sau đó, với sự tiến bộ của công nghệ, D-Wave tiếp tục cập nhật thiết bị của mình và cho ra đời những máy tính lượng tử mạnh mẽ hơn chuyên giải quyết các bài toán tối ưu hóa thực tế.
Nghiên cứu cho thấy D-Wave 2X có thể cải thiện hiệu suất gấp 100.000.000 lần so với phương pháp ủ mô phỏng và lượng tử Monte Carlo khi xử lý các vấn đề tối ưu hóa khó khăn.
Tuy nhiên, mặc dù công nghệ ủ lượng tử của D-Wave rất thú vị nhưng một số nghiên cứu cho thấy hiệu quả thực sự của nó vẫn cần được thử nghiệm thêm. Ví dụ, trong một nghiên cứu, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tấm wafer D-Wave không biểu hiện bất kỳ dấu hiệu nào của gia tốc lượng tử, đặt ra thách thức cho sự phát triển của điện toán lượng tử trong tương lai.
Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học đang nỗ lực giải quyết vấn đề "gia tốc lượng tử" để xác định xem máy tính lượng tử có thể vượt qua máy tính truyền thống trong trường hợp nào. Khi nhiều nghiên cứu được tiến hành, các loại vấn đề mới đang được khám phá, chẳng hạn như liệu có những vấn đề tối ưu hóa phi truyền thống phù hợp để giải quyết bằng điện toán lượng tử hay không.
Đối mặt với công nghệ thay đổi nhanh chóng, tiềm năng của quá trình ủ lượng tử vẫn đang được khám phá và thảo luận. Chúng ta có thể mong đợi rằng với sự phát triển hơn nữa của công nghệ điện toán trong tương lai, quá trình ủ lượng tử sẽ cung cấp cho chúng ta những quan điểm và phương pháp mới để giải quyết các vấn đề phức tạp hơn.
Khi chúng ta tìm hiểu thêm về quá trình ủ lượng tử, công nghệ này sẽ thay đổi hiểu biết và giải pháp của chúng ta cho các vấn đề điện toán như thế nào?
