IBM đổi lộ trình lượng tử: năm 2027 sẽ cho dùng hệ 1.040 qubit bằng cách nối hai chip | Viết bởi Anh Tú.

Ngày 11/11/2026, tại Yorktown Heights, New York, IBM công bố thế hệ xử lý lượng tử tiếp theo mang tên Nighthawk r3, và nói năm 2027 sẽ nối hai chip này thành một hệ thống 1.040 qubit. Đây không phải chiếc máy đã chạy hôm nay, mà là một thay đổi trong cách hãng đi tới con số khoảng một nghìn qubit mà lộ trình công khai từng hứa.

Tinhte trước đây đã từng đưa các chip lượng tử của IBM như Eagle, Osprey, hệ hơn 1.000 qubit thời Condor, rồi hợp tác IBM–AMD. Những bài đó là các mốc khác. Bài này chỉ nói về thay đổi lộ trình ngày 11/11 vừa rồi.

Để dễ hình dung: qubit là đơn vị tính của máy lượng tử, khác bit 0 hoặc 1 của máy thông thường vì có thể ở trạng thái chồng chất. Nhưng nhiều qubit hơn không tự biến thành “máy đã xài được”. IBM cũng tách qubit lập trình được, tức phần anh em dùng để chạy mạch, khỏi tổng số qubit vật lý trên chip, vì một phần phần tử được dành cho việc khác, như đưa qubit về trạng thái nền cho lần chạy sau.

Không còn kế hoạch xâu chín chip nhỏ để ra 1.080 qubit

Theo Ars Technica, lộ trình công khai trước đây của IBM hướng tới một hệ 1.080 qubit bằng cách nối chín chip Nighthawk, mỗi chip 120 qubit. Nay hãng nói sẽ đưa ra máy 1.040 qubit, gần với mục tiêu cũ, nhưng chỉ nối hai chip.

Đó là điểm mình thấy đáng đọc ở thông báo này. Không phải IBM vừa làm được máy 1.040 qubit, mà là họ đổi cách đi tới một con số tương tự: tăng kích thước từng chip, rồi chỉ nối hai chiếc trong năm 2027.

Ars cũng nhắc rằng lộ trình gần nhất từng tính nối ba chip Nighthawk trong năm 2026 để có máy 360 qubit. Việc đó dường như không diễn ra năm nay; Nighthawk r2 ra mắt tháng 9 đang được cung cấp như một chip đơn. IBM không mô tả đây là một bước lùi, và các lãnh đạo mà Ars dẫn cũng không nói là họ đang gặp khó khi nối chip. Mình chỉ ghi nhận sự thay đổi trên giấy: ít chip hơn, mỗi chip lớn hơn, vẫn nhằm một hệ khoảng một nghìn qubit cho năm sau.

Render so sánh Nighthawk r3 (phải, lớn hơn) và Nighthawk r2 (trái). Ảnh: IBM.

r3 được thiết kế cho 520 qubit lập trình được và 10.000 phép toán

Nighthawk r3, theo IBM, được thiết kế để thực hiện 10.000 phép toán lượng tử trên 520 qubit lập trình được, với tổng cộng 2.034 qubit vật lý. Nó giữ cách nối kiểu lưới vuông như r2, và có 10 bộ nối giữa các chip, gọi là l-coupler, để ghép thành hệ lớn hơn.

Hai chip r3 nối lại sẽ thành hệ 1.040 qubit vào năm 2027. Ở phần mở đầu thông cáo, IBM còn viết chung hơn là “hơn 1.000 qubit”; con số cụ thể 1.040 nằm ở đoạn sau. Mình lấy 1.040 vì đó là số hệ thống mà hãng chốt trong cùng bài.

Cần nói thẳng: đây là máy “sẽ được chế tạo để” làm được những thông số trên, chưa phải sản phẩm đã giao cho khách hàng. Render so sánh của IBM cho thấy r3 lớn hơn r2 rõ rệt, đúng với việc tăng số qubit lập trình được từ 120 lên 520.

Wafer 300 mm Nighthawk do một người cầm, ảnh IBM công bố khi ra mắt Nighthawk tháng 11/2025. Ảnh: IBM.

Tấm wafer 300 mm trong ảnh do IBM công bố khi ra mắt Nighthawk vào tháng 11/2025, không phải ảnh chip r3. Mình đưa vào đây để anh em hình dung chip lượng tử siêu dẫn của hãng được làm trên wafer cỡ lớn, chứ không phải để nói r3 đã được cắt từ tấm này.

r2 đã chạy từ tháng 9, và 19 lần nhanh hơn nghĩa là gì

Nighthawk r2 ra mắt tháng 9/2026. IBM cho biết chip này có 120 qubit lập trình được, 458 qubit vật lý, trong đó có phần cứng reset cho từng qubit; chạy được hơn 7.500 phép toán trên 120 qubit; và đạt tới 100.000 mẫu mỗi giây.

Chữ “mẫu” ở đây quan trọng. Máy lượng tử không trả một đáp án duy nhất như anh em hay nghĩ về máy tính thông thường: mỗi lần chạy một mạch chỉ cho một kết quả, nên những bài toán phức tạp có thể cần hàng triệu đến hàng tỷ lần chạy. Tốc độ, vì vậy, quyết định việc thu thập đủ mẫu có nằm trong thời gian và chi phí chấp nhận được hay không.

Phần làm r2 nhanh hơn, theo IBM và theo ông Oliver Dial mà Ars dẫn, là phần cứng đưa qubit về trạng thái nền. Trên chip có thêm một phần tử vật lý cho mỗi qubit lập trình được, để lấy năng lượng ra và đưa qubit về trạng thái nền nhanh hơn trước. IBM đôi khi gọi các phần tử này là “dissipative reset gadget”. Chúng không dùng để tính, nên 458 không có nghĩa là anh em lập trình được 458 qubit.

Khách hàng và đối tác gồm E.ON, Algorithmiq và Q-CTRL đã chạy 34 tỷ mạch trên r2, và IBM nói họ báo mức tăng tốc tới 19 lần so với các bộ xử lý lượng tử IBM trước đó. Mình muốn nhấn mạnh điểm này: 19 lần không phải là so với siêu máy tính cổ điển nói chung, mà là so với máy lượng tử IBM thế hệ trước.

Các con số cụ thể được hãng nêu cũng neo vào máy Heron cũ. E.ON báo nhanh hơn 15 lần trên một bài toán học máy lượng tử để tối ưu lưới điện. IBM nói thí nghiệm mô phỏng vật liệu từ với Phòng thí nghiệm Oak Ridge, cho kết quả khớp với tán xạ neutron, nhanh hơn 12 lần so với lần chạy trước trên Heron. Thí nghiệm với Algorithmiq mô phỏng một vật liệu lượng tử không đồng nhất được đưa lên r2 và chạy nhanh hơn 8 lần so với bản gốc trên Heron; các mạch mới này, theo IBM, cũng khó mô phỏng hơn trên máy cổ điển, ước tính cần gấp khoảng 240 lần bộ nhớ nếu dùng các phương pháp tensor-network hàng đầu để đạt độ chính xác tương đương. 240 lần đó là ước tính bộ nhớ mô phỏng cổ điển, không phải một phép đo “lượng tử nhanh hơn máy cổ điển 240 lần”.

Chip Nighthawk r2 đặt trên bo mạch vàng, ghi 120 qubit lập trình được. Ảnh: IBM.

Cận cảnh vỏ chip Nighthawk r2 với biểu tượng chim đêm. Ảnh: IBM.

Nối chip: IBM ghi 99,3%, Ars dẫn lời Dial là tới 99,4%

Để hai chip làm việc như một hệ, IBM cần truyền trạng thái lượng tử từ chip này sang chip kia đủ trung thực. Thông cáo chính thức viết: năm nay, hãng đã nối các bộ xử lý Nighthawk r1 bằng bốn l-coupler, đạt độ trung thực truyền trạng thái 99,3%, và đang tiến tới mục tiêu 99,9%. Ars dẫn lời ông Dial là “tới 99,4%”, rất gần mục tiêu dài hạn 99,9%. Mình để cả hai số cạnh nhau, không chọn một con số duy nhất, vì đây là chỗ IBM và lời trích trên Ars không khớp từng chữ.

99,3% hay 99,4% nghe có vẻ cao, nhưng với tính toán lượng tử thì phần còn lại vẫn là sai. Mục tiêu 99,9% chưa đạt. IBM cũng nói đã nối hai module làm lạnh thành một hệ thống lần đầu, đưa về nhiệt độ vận hành trong chưa đầy năm ngày và làm lạnh dưới 15 millikelvin, tức rất gần zero tuyệt đối, mức cần cho các qubit siêu dẫn hoạt động.

Ars dẫn ông Jerry Chow, CTO mảng siêu máy tính hướng lượng tử của IBM, nói tốc độ các liên kết này tương đương liên kết giữa các qubit ngay trên cùng một chip. Đó là một tín hiệu kỹ thuật đáng chú ý, nhưng chưa biến thành hệ 1.040 qubit đã mở cho người dùng.

Hai module làm lạnh của IBM, cửa mở, bên trong là các tầng đồng và dây nối. Ảnh: IBM.

Mục tiêu sửa lỗi cuối thập kỷ được nhắc lại, chưa phải đã làm được

Song song với việc tăng số qubit, IBM vẫn gắn máy lượng tử với máy tính cổ điển hiệu năng cao trên IBM Quantum Platform. Hãng nêu ví dụ IBM và RIKEN chạy lại quy trình chéo hóa lượng tử dựa trên mẫu (SQD) nhanh hơn khoảng 5 lần, đồng thời thực hiện nhiều hơn 100 lần số phép tính so với nghiên cứu gốc; Cleveland Clinic và RIKEN tự động xử lý 608 triệu mẫu, nhanh hơn 33 lần so với khi không tự động hóa quy trình. Những con số này nói về luồng công việc trên nền tảng, không phải cùng phép đo 19 lần của r2 so với máy IBM trước.

IBM cũng nhắc nền tảng đồng thiết kế sửa lỗi với Oak Ridge và AMD, đặt Nighthawk cạnh hệ HPC Umbra của ORNL. Tinhte đã từng đưa hợp tác IBM–AMD; đây là bước cụ thể hơn trong thông báo ngày 11/11, không phải thông báo năm 2025 được loan lại.

Tay cầm chip Nighthawk trên bo mạch vàng, ảnh IBM công bố khi ra mắt Nighthawk tháng 11/2025, không phải r3. Ảnh: IBM.

Về đích dài hạn, Ars viết IBM dùng hội nghị lập trình viên lượng tử tuần này để nhắc lại mục tiêu có máy tính lượng tử sửa được lỗi trước khi hết thập kỷ. Đó là mục tiêu được nêu lại, không phải cột mốc vừa đạt được. Mình không suy ra từ thông báo ngày 11/11 rằng máy lượng tử “xài được” hay máy chịu lỗi đã có.

Phòng sạch 300 mm tại Albany NanoTech Complex (New York), ảnh IBM công bố tháng 11/2025. Ảnh: IBM.

Với mình, phần đáng giữ lại không phải lời hứa 1.040 qubit, mà là cách đi đã đổi: ít chip hơn, mỗi chip lớn hơn, trong khi r2 đã cho thấy mức tăng tốc so với máy IBM cũ, và độ trung thực khi nối chip vẫn chưa tới mục tiêu 99,9%. Con số trên lộ trình năm sau vẫn cần được kiểm lại khi máy thực sự được mở cho người dùng.

Nguồn: IBM , Ars Technica , The Quantum Insider

Mình cũng có chém gió công nghệ ở Facebook này: https://www.facebook.com/trananhtu57/