Máy tính lượng tử: 'Cuộc cách mạng' công nghệ còn xa hay đã đến gần?

[Khánh Vân]

Những điểm chính:

• Các công ty công nghệ lớn (Google, Microsoft, Amazon) và các nhà nghiên cứu Trung Quốc đang có những tiến bộ trong việc phát triển chip lượng tử.
• Máy tính lượng tử hứa hẹn mang lại khả năng tính toán vượt trội so với máy tính cổ điển, mở ra tiềm năng to lớn trong nhiều lĩnh vực.
• Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức kỹ thuật cần vượt qua, đặc biệt là vấn đề sửa lỗi và mở rộng quy mô.
• Một số chuyên gia tin rằng máy tính lượng tử có thể sớm được ứng dụng, trong khi số khác dự đoán phải mất nhiều năm, thậm chí hàng thập kỷ nữa.
• Sự kết hợp giữa máy tính lượng tử và AI được kỳ vọng sẽ tạo ra những đột phá lớn.

Lĩnh vực điện toán lượng tử đang có những bước tiến đáng kể, với những công bố về nguyên mẫu chip lượng tử từ các "ông lớn" công nghệ như Google, Microsoft, Amazon, và cả những đột phá từ Trung Quốc. Tuy nhiên, câu hỏi lớn vẫn là: Khi nào máy tính lượng tử mới thực sự "bước ra" khỏi phòng thí nghiệm và trở thành một công cụ hữu ích cho cuộc sống hàng ngày?

Những đột phá gần đây trong lĩnh vực điện toán lượng tử

Các công ty công nghệ và các nhà nghiên cứu trên thế giới đã có những công bố đáng chú ý về máy tính lượng tử:

• Amazon Web Services (AWS): Cuối tháng 2/2025, tung ra nguyên mẫu Ocelot, được giới thiệu là có khả năng "sửa lỗi và mở rộng" - hai vấn đề then chốt trong phát triển máy tính lượng tử.
• Microsoft: Ngày 19/2/2025, thông báo đã tạo ra một trạng thái vật chất mới cho nguyên mẫu lượng tử Majorana 1, hứa hẹn mang lại sức mạnh tính toán lớn.
• Google: Cuối tháng 12/2024, giới thiệu chip Willow, được cho là có thể hoàn thành một phép tính trong 5 phút mà siêu máy tính nhanh nhất hiện nay phải mất 10 tỷ tỷ năm. Google cũng tuyên bố đã "chinh phục" được thách thức lớn nhất trong việc sửa lỗi lượng tử.
• Trung Quốc: Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) ra mắt nguyên mẫu máy tính lượng tử siêu dẫn Zuchongzhi-3, với 105 qubit và 182 khớp nối, được cho là nhanh gấp triệu lần so với bộ xử lý Sycamore của Google.

Máy tính lượng tử: Nguyên lý và tiềm năng

Khác với máy tính truyền thống (sử dụng bit chỉ có hai trạng thái 0 hoặc 1), máy tính lượng tử sử dụng qubit (bit lượng tử). Nhờ hiện tượng chồng chập và vướng víu lượng tử, qubit có thể ở nhiều trạng thái cùng một lúc, cho phép máy tính lượng tử thực hiện đồng thời vô số phép tính.
Về lý thuyết, mỗi qubit được thêm vào sẽ giúp tăng gấp đôi công suất tính toán. Điều này mở ra tiềm năng to lớn trong nhiều lĩnh vực:

• Nghiên cứu khoa học: Mô phỏng các hệ thống vật lý, hóa học, sinh học phức tạp.
• Y học: Phát triển các loại thuốc mới, thiết kế các phương pháp điều trị bệnh hiệu quả hơn.
• Tài chính: Dự báo thị trường, tối ưu hóa danh mục đầu tư.
• Trí tuệ nhân tạo (AI): Huấn luyện các mô hình AI phức tạp.
• An ninh mạng: Phá vỡ các hệ thống mã hóa hiện tại, phát triển các phương pháp bảo mật mới.

Thách thức và tranh cãi: 'Khi nào?' thay vì 'nếu'

Mặc dù có nhiều tiến bộ và tiềm năng to lớn, nhưng việc phát triển máy tính lượng tử vẫn còn đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, đặc biệt là vấn đề sửa lỗi và mở rộng quy mô.

Các qubit rất nhạy cảm với môi trường xung quanh, dễ bị mất thông tin (decoherence). Việc duy trì trạng thái lượng tử ổn định của qubit trong thời gian đủ dài để thực hiện các phép tính phức tạp là một thách thức lớn.

Ngoài ra, việc tăng số lượng qubit (mở rộng quy mô) cũng gặp nhiều khó khăn về mặt kỹ thuật và chi phí.

Hiện tại, vẫn còn nhiều tranh cãi về thời điểm máy tính lượng tử có thể được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

• Quan điểm lạc quan: Một số chuyên gia, như Tiến sĩ Chris Ballance (CEO Oxford Ionics), tin rằng "khoảnh khắc ChatGPT của máy tính lượng tử" (tức là thời điểm công nghệ này trở nên phổ biến và có tác động lớn đến xã hội) sẽ đến sớm hơn dự kiến. Ông cho rằng, những tiến bộ gần đây trong việc sửa lỗi và hiệu suất đã chứng minh rằng việc xây dựng máy tính lượng tử mạnh mẽ và chính xác là hoàn toàn khả thi.
• Quan điểm thận trọng: Nhiều chuyên gia khác, như Virginia Lorenz (Đại học Illinois), cho rằng vẫn còn nhiều rào cản kỹ thuật cần vượt qua, và quá trình này có thể mất đến 25 năm nữa. Troy Nelson (giám đốc công nghệ tại Lastwall) cũng cho rằng các giải pháp hiện tại của các công ty còn riêng lẻ và khó có tính ứng dụng đại trà.

​

AI và máy tính lượng tử: Sự kết hợp đầy hứa hẹn

Nhiều chuyên gia dự đoán, máy tính lượng tử sẽ kết hợp với AI để tạo ra những đột phá lớn. Enrique Lizaso Olmos (CEO Multiverse Computing) nhận định: "Công nghệ lượng tử đang nổi lên như một công cụ quan trọng để nâng cao hiệu quả của AI, trong khi AI đóng vai trò chính trong việc tích hợp giải pháp lượng tử vào các ứng dụng thực tế."

Máy tính lượng tử vẫn còn là một công nghệ non trẻ, đang trong giai đoạn phát triển ban đầu. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây cho thấy tiềm năng to lớn của nó trong việc thay đổi thế giới. Dù còn nhiều tranh cãi về thời điểm máy tính lượng tử có thể được ứng dụng rộng rãi, nhưng không thể phủ nhận rằng đây là một lĩnh vực đáng được quan tâm và đầu tư.

#Máytínhlượngtử