"Đến cuối thập kỷ này, chúng tôi tin rằng sẽ có những hệ thống máy móc lượng tử thương mại hóa, có trong trung tâm dữ liệu", Zulfi Alam, Phó chủ tịch mảng lượng tử của Microsoft, nói với CNBC. "Năm ngoái, tôi chưa dám nhận xét rõ ràng. Nhưng năm nay, tôi có thể khẳng định đến năm 2029, chúng ta sẽ có những cỗ máy có giá trị thương mại, nghĩa là chúng sẽ thực hiện những phép tính mà máy tính cổ điển không thể làm được".
Trong khi máy tính truyền thống dựa vào bit chỉ có hai trạng thái 0 hoặc 1, máy tính lượng tử sử dụng qubit với số trạng thái khả thi vô hạn. Về lý thuyết, mỗi qubit thêm vào giúp tăng gấp đôi công suất tính toán, cho phép máy tính lượng tử phân tích vô số khả năng cùng lúc, chỉ mất vài phút để giải quyết vấn đề mà máy tính cổ điển có thể mất hàng triệu năm. Điều này mở ra một loạt khả năng to lớn về nghiên cứu, y học, dự báo kinh tế cũng như nhiều lĩnh vực khác.
Chip lượng tử Majorana 1 của Microsoft. Ảnh: Microsoft
Mục tiêu đến sớm
Năm 2025 ghi nhận loạt tiến bộ về máy tính lượng tử. Trong đó, Amazon Web Services tung ra nguyên mẫu Ocelot với lời giới thiệu "là đại diện cho bước đột phá ở khả năng sửa lỗi và mở rộng", hai vấn đề được đánh giá là nút thắt cổ chai khiến quá trình phát triển chip lượng tử bị chậm lại. Microsoft thông báo đã tạo ra một trạng thái vật chất mới cho nguyên mẫu lượng tử Majorana 1. Hay Google nâng cấp chip Willow với tốc độ không tưởng.
Khi ngày càng nhiều nguyên mẫu chip lượng tử xuất hiện và được giới thiệu là đột phá, giới chuyên gia tin công nghệ này sắp ứng dụng trong đời thực. Theo Ellie Brown, nhà phân tích kinh tế điện toán lượng tử và điện toán đám mây của S&P Global Market Intelligence, dựa trên dữ liệu nghiên cứu mới nhất, hầu hết lộ trình phát triển của ngành hiện nay đều đặt mục tiêu triển khai hệ thống điện toán lượng tử vào khung thời gian 2028-2032.
Nhà phân tích Madeleine Jenkins của ngân hàng đầu tư đa quốc gia và dịch vụ tài chính UBS (Thụy Sĩ) nhận thấy "những lợi ích của điện toán lượng tử sẽ xuất hiện vào đầu những năm 2030". Thậm chí, nhiều công ty xem năm 2027 là năm trọng đại đối với điện toán lượng tử xét về lộ trình và những thành tựu đạt được.
Patrick Moorhead, CEO Moor Insights & Strategy, ghi nhận các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây quy mô lớn và các nhà cung cấp nền tảng đang tăng cường đầu tư thông qua cung cấp quyền truy cập đám mây, kiểm soát giá cả và nền tảng dành cho nhà phát triển. Lĩnh vực quốc phòng thậm chí đang đầu tư sớm vào cả điện toán lượng tử và mạng lưới. Các chính phủ cũng tăng cường, dẫn đầu là Trung Quốc với 18 tỷ USD, tiếp đến là Liên minh châu Âu, theo dữ liệu từ Trung tâm Kinh tế Chính trị Quốc tế châu Âu (ECIPE).
"Khoảnh khắc ChatGPT của máy tính lượng tử đến sớm hơn bạn nghĩ", TS Chris Ballance, nhà đồng sáng lập kiêm CEO Oxford Ionics, nói với Quantum Insider. "Từ thành tựu của Google trong sửa lỗi cho đến các kỷ lục về hiệu suất gần đây, chúng ta hiện có thể trả lời 'có' cho câu hỏi cơ bản như: Liệu có thể xây dựng máy tính lượng tử mạnh mẽ và chính xác ở quy mô lớn không?, hay: Liệu có thể sửa lỗi trong hệ thống lượng tử không?".
Trong báo cáo dài 103 trang công bố tháng trước, UBS cho biết ngành công nghiệp lượng tử đang tiến gần đến việc hoàn thiện cỗ máy thương mại đầu tiên. Hệ thống này có thể tiêu tốn hàng chục triệu USD chế tạo, nhưng có khả năng giải quyết vấn đề trong 200 giây - điều mà một siêu máy tính thông thường cần đến 10.000 năm.
Theo Jenkins của UBS, xét về mặt năng lượng, điện toán lượng tử tối ưu hơn khi chỉ cần một phần nhỏ so với trung tâm dữ liệu hiện nay. "Quan trọng nhất là thời gian. Khi giải quyết cùng một vấn đề, máy tính thông thường cần hàng chục nghìn giờ, còn máy tính lượng tử chỉ mất vài giây, rõ ràng tổng thể cần ít năng lượng hơn rất nhiều", Jenkins giải thích.
Ông Alam của Microsoft cũng nhấn mạnh yếu tố này. Ông lấy ví dụ, Majorana 1 "thể hiện sức mạnh lớn hơn toàn bộ khả năng tính toán của cả hành tinh, và hoạt động không quá nóng".
Máy tính thông thường không biến mất
Dù lĩnh vực lượng tử đang phát triển nhanh chóng, giới chuyên gia đồng tình rằng trong ngắn hạn, công nghệ này khó có thể thay thế hoàn toàn điện toán cổ điển hiện có trong trung tâm dữ liệu. "Lý tưởng nhất, là hiệu quả tổng thể giúp khối lượng công việc giảm xuống. Tuy nhiên, điều đó không thể thay thế hoàn toàn các giải pháp hiện có", bà Brown của S&P cho biết.
Theo Alam, các hệ thống lượng tử sẽ không hoạt động độc lập. Thay vào đó, chúng vẫn cần một máy tính hiệu năng cao đặt rất gần để khởi động và tăng tốc hiệu năng. Cùng chung quan điểm, Moorhead nếu công nghệ lượng tử phát triển, nó sẽ đóng vai trò bổ sung, tạo ra loại "cơ sở hạ tầng đặc biệt" trong trung tâm dữ liệu, giúp chuyển hướng thiết kế cơ sở vật chất sang "module lượng tử" với nhu cầu về điện năng và nhiệt độ riêng.
"Máy tính lượng tử không thay thế máy tính hiện tại. Thay vào đó, nó đóng vai trò mở rộng trung tâm dữ liệu AI, bổ sung các phân khúc tải chuyên biệt và sự phức tạp trong vận hành", Moorhead nhận xét.
Bà Brown đánh giá chỉ có một số ít máy tính lượng tử chuyên dụng được triển khai trong các trung tâm dữ liệu. Vấn đề này ngày càng khó khăn, khi thế giới đang thiếu chuyên gia về lượng tử, những người am hiểu và cài đặt tối ưu để tận dụng sức mạnh máy tính lượng tử hiệu quả. Dù vậy, về lâu dài, ông dự đoán sẽ có "sự tương tác tốt đẹp giữa điện toán lượng tử, trung tâm dữ liệu và AI".
Theo Alam, dù đang phát triển mạnh mẽ và nhận sự quan tâm đầu tư lớn, lĩnh vực máy tính lượng tử vẫn đối mặt loạt thách thức lớn khi đi vào hoạt động, từ việc đáp ứng tiêu chuẩn hiệu năng đến giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp. "Sẽ cần rất nhiều máu, mồ hôi và nước mắt", Alam cảnh báo.
Bảo Lâm tổng hợp
- Ví triệu Bitcoin của Satoshi có thể bị máy tính lượng tử đe dọa thế nào
- Chip Google lập bản đồ phân tử nhanh gấp 13.000 lần siêu máy tính
- Nguy cơ mất an toàn khi máy tính lượng tử phát triển nhanh
- Máy tính lượng tử đầu tiên được tạo bằng chip thông thường
