Máy tính lượng tử có một vấn đề cũ khiến các kỹ sư đau đầu: hiệu chuẩn. Sau một thời gian hoạt động, độ kết hợp (coherence) giữa các qubit trong bộ xử lý lượng tử (QPU) bị trôi dạt, cần phải hiệu chuẩn lại. Hiệu chuẩn thủ công có thể mất từ vài ngày đến một tuần, ngay cả với đội ngũ giàu kinh nghiệm.
Vào ngày 14 tháng 4, NVIDIA đã đưa ra một giải pháp mới cho vấn đề này: NVIDIA Ising, bộ mô hình AI lượng tử mã nguồn mở đầu tiên trên thế giới, được cấp phép theo Apache 2.0 và hoàn toàn miễn phí.
Hai mô hình, giải quyết hai vấn đề
Ising không phải là một mô hình đơn lẻ, mà là hai mảnh ghép:
Ising Calibration (35B tham số)
Đây là một mô hình ngôn ngữ thị giác (vision-language model), chuyên "đọc hiểu" các kết quả đo lường từ bộ xử lý lượng tử. Dữ liệu trạng thái của qubit rất khó biểu diễn bằng dữ liệu thông thường, nhưng việc kết hợp biểu diễn bằng hình ảnh và văn bản lại cho hiệu quả bất ngờ.
- Đầu vào của mô hình: Các dữ liệu đo lường khác nhau của qubit (hỗ trợ các nền tảng như siêu dẫn, chấm lượng tử, ion, nguyên tử trung hòa, v.v.)
- Đầu ra của mô hình: Đề xuất các thao tác hiệu chuẩn và tự động thực thi
- Hiệu quả: Giảm thời gian hiệu chuẩn từ nhiều ngày xuống còn vài giờ
Trên benchmark QCalEval mới được giới thiệu, Ising Calibration đạt được kết quả:
- Cao hơn Gemini 3.1 Pro 3,27%
- Cao hơn Claude Opus 4.6 9,68%
- Cao hơn GPT-5.4 14,5%
Một mô hình mã nguồn mở đã vượt qua ba mô hình đóng hàng đầu mạnh nhất trong lĩnh vực chuyên ngành này.
Ising Decoding (hai mô hình 3D CNN)
Máy tính lượng tử vốn dĩ dễ mắc lỗi, và sửa lỗi lượng tử (QEC) là cơ chế phát hiện và sửa các lỗi này theo thời gian thực. Ising Decoding cung cấp hai phiên bản: nhanh và chính xác.
| Phiên bản | Số tham số | Cải thiện tốc độ | Cải thiện độ chính xác |
|---|---|---|---|
| Phiên bản nhanh | ~912.000 | 2,5x | 1,11x |
| Phiên bản chính xác | ~1,79 triệu | 2,25x | 1,53x |
Điểm chuẩn so sánh là pyMatching, bộ giải mã tiêu chuẩn hiện tại của ngành. Việc vượt trội cả về tốc độ và độ chính xác là một thành tựu đáng kể.
Kết quả thử nghiệm: Với 13 qubit và tỷ lệ lỗi 0,3%, thời gian giải mã mỗi vòng chỉ là 2,33 micro giây (độ chính xác FP16).
Tại sao NVIDIA làm điều này?
Thị trường máy tính lượng tử hiện còn rất nhỏ và đây không phải là mảng kinh doanh chính của NVIDIA. Tuy nhiên, có một số lý do đằng sau quyết định này:
GPU là phần cứng tính toán cổ điển tốt nhất cho máy tính lượng tử. Sửa lỗi lượng tử, mô phỏng mạch lượng tử, tối ưu hóa thuật toán lượng tử – tất cả các tác vụ này đều phải chạy trên phần cứng tính toán truyền thống. Nền tảng CUDA-Q của NVIDIA là một framework tính toán lai GPU+QPU, và Ising đã được tích hợp trực tiếp vào đó. Người dùng tải mô hình mã nguồn mở này về, nhưng hệ sinh thái vẫn là của NVIDIA.
Chiếm vị trí tiên phong trong lĩnh vực Điện toán Lượng tử Chịu lỗi (FTQC). Để máy tính lượng tử thực sự hữu dụng, khả năng chịu lỗi là một rào cản không thể tránh khỏi. Bộ giải mã là thành phần cơ sở quan trọng nhất. Việc phát hành mã nguồn mở ngay bây giờ sẽ tạo ra lợi thế đi trước khi thị trường trưởng thành – giống như vai trò của CUDA đối với hệ sinh thái tính toán GPU trước đây.
Mở rộng mạng lưới đối tác học thuật. Trường Kỹ thuật Harvard, Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi, Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia Vương quốc Anh, IQM Quantum Computers – các tổ chức này là những nút thắt quan trọng trong nghiên cứu điện toán lượng tử. Ising đã gắn NVIDIA vào chuỗi cung ứng này.
Phản ứng dây chuyền trên thị trường chứng khoán
CNBC đưa tin vào ngày 16 tháng 4 rằng sau khi Ising được công bố, cổ phiếu của các công ty điện toán lượng tử đã đồng loạt tăng, với IonQ tăng hơn 20% trong một ngày.
Mức tăng này cho thấy thị trường đã đọc được tín hiệu: IonQ là một trong những đối tác của NVIDIA về bộ xử lý lượng tử và Ising hỗ trợ phần cứng lượng tử bẫy ion của IonQ. Nói cách khác, NVIDIA đã công khai chứng thực hướng đi công nghệ bẫy ion – ít nhất là ở hai khả năng chính là hiệu chuẩn và giải mã.
Sự kết hợp "Lượng tử + AI" đã bắt đầu có những sản phẩm cụ thể, không còn chỉ là những bản trình bày PowerPoint.
Một chi tiết nhỏ
Cái tên Ising bắt nguồn từ mô hình Ising trong vật lý, một mô hình cơ học thống kê dùng để mô tả các quá trình chuyển pha và từ tính. Vấn đề hiệu chuẩn của máy tính lượng tử có sự tương ứng về mặt toán học với mô hình này, vì vậy cái tên không phải là ngẫu nhiên.
NVIDIA đã đặt cho hướng đi công nghệ này một cái tên vật lý nghiêm túc, không phải là một chiêu trò tiếp thị.
Không ai có thể đưa ra một mốc thời gian chính xác cho việc máy tính lượng tử thực sự được thương mại hóa. Nhưng nếu ngày đó đến, sửa lỗi lượng tử sẽ là vấn đề cơ sở hạ tầng bắt buộc phải giải quyết. NVIDIA đã cắm một cọc tiêu ở đây và phát hành nó dưới dạng mã nguồn mở.
Nguồn tham khảo: NVIDIA Launches Ising, the World's First Open AI Models to Accelerate the Path to Useful Quantum Computers (NVIDIA Newsroom); NVIDIA Ising Introduces AI-Powered Workflows to Build Fault-Tolerant Quantum Systems (NVIDIA Technical Blog); CocoLoop; Quantum stocks on pace for a massive week after Nvidia debuts AI models to boost the tech (CNBC)