Hệ điều hành QNodeOS có thể kết nối nhiều loại máy tính lượng tử khác nhau. Ảnh: Studio Oostrum
Trong nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature, các nhà khoa học mô tả QNodeOS, hệ điều hành hoạt động với mọi loại máy tính lượng tử bất kể loại bit lượng tử (qubit) sử dụng. Điều này cho phép nhiều máy tính lượng tử kết nối với nhau và điều khiển bởi cùng một nền tảng trung tâm, Live Science hôm 23/4 đưa tin.
Hệ điều hành như Microsoft Windows và Apple iOS là chương trình chịu trách nhiệm quản lý mọi ứng dụng trên máy tính. Tuy nhiên, phần lớn máy tính lượng tử được thiết kế và chế tạo cho một chức năng chuyên dụng, ví dụ chạy thí nghiệm hoặc mô phỏng, làm hạn chế tính năng và cản trở khả năng kết nối của máy tính lượng tử. Các loại máy tính lượng tử khác nhau cũng sử dụng những loại qubit khác nhau để đạt chồng chập lượng tử (hệ lượng tử có thể đồng thời tồn tại nhiều trạng thái vật lý khác nhau cùng lúc).
QNodeOS vận hành thông qua kết hợp giữa đơn vị xử lý mạng cổ điển (CNPU) và đơn vị xử lý mạng lượng tử (QNPU) để điều khiển thiết bị lượng tử riêng biệt gọi là QDevice. QDevice là công nghệ phụ thuộc vào phần cứng lượng tử, chịu trách nhiệm thực hiện các thao tác lượng tử như cổng, đo lường và liên kết. Mỗi máy tính lượng tử cần có một QDevice để hệ điều hành QNodeOS vận hành.
Một thành phần quan trọng của QNodeOS là QDriver, nối QNodeOS với QDevice. QDriver dịch các thao tác lượng tử độc lập từ QNodeOS thành chỉ dẫn cụ thể và ngược lại, cho phép QNodeOS điều khiển những máy tính lượng tử khác nhau. Việc thực hiện quá trình cũng đòi hỏi NetQASM, kiến trúc tập lệnh chung cho ứng dụng Internet lượng tử.
Các nhà khoa học thử nghiệm QNodeOS bằng cách kết nối nhiều máy tính lượng tử khác nhau và chạy chương trình kiểm tra giống như cách một máy tính cổ điển thực hiện tính toán qua điện toán đám mây. Tuy nhiên, họ sẽ cần thêm nhiều thử nghiệm với các loại máy tính lượng tử khác nhau cũng như tăng khoảng cách giữa chúng để hoàn thiện hệ thống. Nghiên cứu cho thấy có thể đặt CNPU và QNPU trên một bảng mạch hệ thống để tránh độ trễ đến từng mili giây thay vì dựa vào hai bảng mạch riêng biệt.
Hệ điều hành cho máy tính lượng tử là bước tiến quan trọng trong phát triển công nghệ. Nó có thể hỗ trợ điện toán phân tán và đặt nền móng cho mạng Internet lượng tử trong tương lai.
An Khang (Theo Live Science)
