IBM tuyên bố bắt đầu kỷ nguyên 'ưu thế lượng tử' với ba thí nghiệm được kiểm chứng

Ngày 30 tháng 7 năm 2026, IBM đã công bố ba bài báo khoa học được bình duyệt . Các nghiên cứu này, hợp tác với Algorithmiq, Đại học Chicago và Qedma, cùng nhau đánh dấu điều mà công ty gọi là sự khởi đầu của 'kỷ nguyên ưu thế lượng tử' . Mỗi bài báo đều chứng minh một máy tính lượng tử thực hiện một phép tính vượt trội so với các phương pháp cổ điển tốt nhất, đồng thời cung cấp bằng chứng cho thấy kết quả lượng tử đó có thể được tin cậy. Tất cả các bài toán và kết quả của chúng đã được đăng tải công khai trên Quantum Advantage Tracker mã nguồn mở của IBM, mời gọi cộng đồng nghiên cứu toàn cầu thử thách để bác bỏ .

'Ưu thế lượng tử' là gì?

Ưu thế lượng tử là điểm mà tại đó máy tính lượng tử có thể thực hiện một tác vụ chính xác hơn, rẻ hơn hoặc hiệu quả hơn bất kỳ phương pháp máy tính cổ điển nào . Khuôn khổ được IBM công bố (arXiv:2506.20658) yêu cầu hai tiêu chí: thứ nhất, tính đúng đắn của đầu ra lượng tử phải được xác thực một cách chặt chẽ; thứ hai, phép tính lượng tử phải chứng minh được hiệu quả vượt trội . Cả ba bài báo này được thiết kế để đáp ứng đồng thời cả hai tiêu chí .

Ba minh chứng cụ thể

1. IBM & Algorithmiq: Mô phỏng vật liệu lượng tử vượt ngoài tầm với của máy tính cổ điển

Bài báo này mô phỏng một vật liệu lượng tử không đồng nhất (heterogeneous quantum material) do Algorithmiq thiết kế, trên bộ xử lý IBM Quantum Heron. Mô hình này nắm bắt được vật chất lượng tử có thể lập trình, nơi dòng thông tin, sự định xứ và nhiễu có thể được điều chỉnh — một loại bài toán liên quan đến thiết kế chất xúc tác và chất điện phân pin .

Kết quả chính: Tám tháng sau khi bài toán được đăng tải lần đầu trên Quantum Advantage Tracker, chưa có phương pháp cổ điển nào có thể tái tạo kết quả một cách đáng tin cậy trên toàn bộ phạm vi của bài toán .

Cách họ xác minh kết quả: Các phương pháp mô phỏng cổ điển tự mâu thuẫn với nhau — chúng không thể thống nhất về câu trả lời đúng. Nhóm nghiên cứu đã phát triển một khuôn khổ 'tính toán lượng tử đáng tin cậy' bằng cách thao tác nhiễu: họ cố tình đưa nhiễu có kiểm soát, sửa đổi hiệu chuẩn cổng, và chạy phép tính trên nhiều bộ xử lý IBM khác nhau. Kết quả lượng tử vẫn ổn định trong các điều kiện nhiễu khác nhau, cung cấp bằng chứng cho thấy giá trị vật lý thực đang được tính toán chính xác .

Lời mời cộng đồng: Algorithmiq đã mã nguồn mở hóa monoprop, phương pháp cổ điển tốt nhất của họ để mô phỏng trạng thái cơ bản của phân tử .

2. IBM & Đại học Chicago: 70 qubit logic với hiệu chỉnh lỗi

Bài báo này sử dụng một cấu trúc mới của các mạch lượng tử được mã hóa (đã hiệu chỉnh lỗi) để thực hiện một trong những minh chứng tính toán lượng tử logic lớn nhất từng được báo cáo: 70 qubit logic, thực hiện 2.415 phép toán hai-qubit logic và 468 cổng T logic. Tỷ lệ lỗi logic thấp hơn 10 lần so với tỷ lệ lỗi vật lý bên dưới, xác nhận rằng việc hiệu chỉnh lỗi đang hoạt động hiệu quả .

Kết quả chính: Phép tính lượng tử hoàn thành trong khoảng 15 phút. Các phương pháp mô phỏng cổ điển hàng đầu phải đối mặt với thời gian chạy không khả thi cho một tác vụ tương đương .

Cách họ xác minh kết quả: Nhóm nghiên cứu đã phát triển một giải pháp thay thế có cấu trúc cho phép lấy mẫu mạch ngẫu nhiên (RCS) nhưng vẫn giữ các tiêu chí về độ khó đồng thời cho phép phát hiện lỗi trong khi tính toán, cung cấp độ tin cậy thống kê về độ trung thực của đầu ra .

Lời mời cộng đồng: Các mạch và kết quả đã được công bố công khai trên Quantum Advantage Tracker để cộng đồng đánh giá .

3. IBM & Qedma: Vật lý nhiều hạt trên 74 qubit, được kiểm chứng chéo trên bẫy ion

Bài báo này sử dụng phần mềm giảm thiểu lỗi QESEM của Qedma trên các bộ xử lý IBM Quantum Heron để nghiên cứu động lực học của mô hình Floquet Ising 2 chiều, trên các hệ thống lên tới 74 qubit, giải quyết các dao động lượng tử phức tạp tồn tại lâu dài mà các phương pháp cổ điển không thể tái tạo một cách nhất quán .

Kết quả chính: Các mô phỏng cổ điển chạy trên Fugaku (một trong những siêu máy tính mạnh nhất thế giới, thông qua RIKEN) và các phương pháp từ BlueQubit không thể đồng thuận ở quy mô mà các thí nghiệm lượng tử đạt tới, trong khi các kết quả lượng tử đã giảm thiểu lỗi vẫn nhất quán .

Cách họ xác minh kết quả: Một chiến lược ba lớp: (1) giảm thiểu lỗi không thiên vị được đánh giá dựa trên các tính toán cổ điển ở quy mô nhỏ hơn; (2) sau đó mở rộng phương pháp giảm thiểu lỗi sang quy mô lớn hơn; và (3) xác nhận chéo độc lập trên hệ thống bẫy ion của Quantinuum xác nhận rằng các hiện tượng vật lý quan sát được không phụ thuộc vào phần cứng của IBM .

Lời mời cộng đồng: Các mạch lượng tử và kết quả đã được công bố công khai trên Quantum Advantage Tracker trước khi bản in sẵn (arXiv preprint) .

Chủ đề xuyên suốt

Quantum Advantage Tracker

Cả ba nhóm đều công bố các bài toán và kết quả của mình trên Quantum Advantage Tracker mã nguồn mở của IBM — một nền tảng cộng đồng đầu tiên thuộc loại này để so sánh một cách có hệ thống các phương pháp lượng tử và cổ điển trong thời gian thực . Bất kỳ nhóm nghiên cứu nào cũng có thể cố gắng bác bỏ các tuyên bố về lượng tử bằng các thuật toán cổ điển tốt hơn .

Vấn đề xác minh độ tin cậy

Một chỉ trích dai dẳng đối với các tuyên bố về ưu thế lượng tử trước đây (như thí nghiệm Sycamore của Google năm 2019) là không thể xác minh kết quả lượng tử một cách độc lập. Đóng góp chính của IBM trong cả ba bài báo là một phương pháp luận để xây dựng niềm tin vào các kết quả lượng tử ngay cả khi việc xác minh cổ điển là bất khả thi: các kiểm tra độ ổn định khi thao tác nhiễu, các cấu trúc mạch phát hiện lỗi và xác nhận chéo trên các nền tảng phần cứng khác nhau .

Con đường phía trước

Jay Gambetta, Giám đốc IBM Research, phát biểu: 'Máy tính lượng tử đã đạt đến điểm mà chúng có thể đưa ra bằng chứng về các tiêu chí nền tảng cho ưu thế: chúng có thể vượt trội hơn các phương pháp cổ điển hàng đầu, và đồng thời tạo ra các kết quả mà chúng ta có thể tin cậy' . Vào tháng 6 năm 2026, IBM đã cam kết hơn 10 tỷ USD cho lộ trình lượng tử của mình, nhằm mục tiêu phát triển máy tính lượng tử chịu lỗi (IBM Quantum Starling) vào năm 2029 .