Điện toán lượng tử, xu hướng công nghệ của tương lai

Mới đây, Quantum Motion, một startup ở Anh, công bố máy tính lượng tử đầu tiên trên thế giới được chế tạo từ chip sử dụng quy trình sản xuất giống chip trong điện thoại. Hệ thống của Quantum Motion được lắp đặt tại Trung tâm Máy tính lượng tử quốc gia (NQCC) của Anh. Theo đó, thay vì sử dụng các hệ thống siêu dẫn hoặc quang tử như các máy tính lượng tử khác, bộ máy này trang bị bộ xử lý qubit spin silicon, sử dụng kiến trúc chip có thể xếp lớp và được thiết kế để mở rộng quy mô. Hệ thống gồm làm lạnh và điều khiển, được gói gọn trong ba tủ rack với kích thước tiêu chuẩn 19 inch, được đánh giá là bước tiến kỹ thuật đáng chú ý so với các hệ thống lượng tử hiện tại thường yêu cầu các phòng lớn.

Hầu hết máy tính lượng tử hiện tại đều được đặt trong các vỏ bọc cỡ tủ lạnh, với nguồn điện, hệ thống ống nước và tản nhiệt thiết kế riêng. Việc giảm kích cỡ xuống tương đương 3 tủ rack 19 inch là cải tiến kỹ thuật đáng chú ý. Công nghệ điện toán lượng tử hứa hẹn giải quyết một loạt các vấn đề quan trọng, từ mô phỏng lượng tử đến tối ưu hóa, đại số tuyến tính lượng tử và phân tích thừa số nguyên tố. Những tiến bộ này không chỉ làm nền tảng cho nhiều công nghệ hiện có mà còn mở ra những cơ hội mới trong nhiều lĩnh vực, từ vật lý và hóa học đến sinh học và vật liệu tiên tiến.

Hiện nay, Fujitsu và Riken của Nhật Bản đã thúc đẩy các đột phá cụ thể về máy tính lượng tử. Microsoft cũng giới thiệu bộ xử lý Majorana, được thiết kế để mở rộng lên đến một triệu qubit - (là đơn vị thông tin cơ bản của máy tính lượng tử) nhờ các qubit được bảo vệ phần cứng, đánh dấu bước tiến lớn trong việc xây dựng hệ thống lượng tử ổn định.

Tại Việt Nam, công nghệ này không phải là mới, các học viện, nhà trường, tập đoàn công nghệ lớn đã có phòng thí nghiệm chung tầm quốc gia về công nghệ lượng tử, nghiên cứu các thuật toán mật mã hậu lượng tử, cũng như phát triển nhân lực chất lượng cao trong các ngành mật mã, vi mạch, và khoa học máy tính. Đồng thời tăng cường trao đổi thỏa thuận hợp tác, thúc đẩy trong đào tạo, nghiên cứu và phát triển khoa học ở các lĩnh vực: Công nghệ lượng tử, an toàn thông tin, tính toán lượng tử, truyền thông lượng tử và công nghệ vi mạch bán dẫn.

Điện toán lượng tử thay đổi công nghệ tương lai/ Ảnh minh họa/ Bộ KH&CN.

Vừa qua, Đại học Quốc gia Hà Nội và Ban Cơ yếu Chính phủ có buổi làm việc và trao đổi thỏa thuận hợp tác để tạo điều kiện phát triển đội ngũ nhân lực trình độ cao mà còn góp phần quan trọng vào việc bảo đảm chủ quyền số và an ninh quốc gia.

GS, TS Lê Quân, Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội (nay là Thứ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo) cho biết, hợp tác giữa hai đơn vị được khởi động từ nhiều năm qua, với các chương trình trao đổi chuyên môn và tọa đàm khoa học trong lĩnh vực mật mã, an toàn thông tin và công nghệ lượng tử. Đại học Quốc gia Hà Nội đã quan tâm, đầu tư mạnh mẽ vào các lĩnh vực công nghệ lõi như lượng tử, trí tuệ nhân tạo, công nghệ bán dẫn, an toàn an ninh mạng. Triển khai Nghị quyết 57 - NQ/TW, Đại học Quốc gia Hà Nội đã thành lập Công viên Công nghệ cao và Công nghệ tiên tiến tại Hòa Lạc (TP Hà Nội), tạo nền tảng cho hợp tác với các đối tác chiến lược trong và ngoài nước.

Đại học Quốc gia Hà Nội cũng thành lập Viện Bán dẫn và Vật liệu tiên tiến trực thuộc Công viên Công nghệ cao và Đổi mới sáng tạo. Viện Bán dẫn và Vật liệu tiên tiến tập trung vào các hướng nghiên cứu có tính ứng dụng cao, giúp Việt Nam bắt kịp xu hướng công nghệ toàn cầu: Công nghệ bán dẫn và vi mạch như thiết kế, chế tạo vi mạch tích hợp (IC) tiên tiến; công nghệ MEMS/NEMS cho cảm biến thông minh, hệ thống vi cơ điện tử; công nghệ chip AI, điện toán lượng tử, vi xử lý tiết kiệm năng lượng.

Mô hình hoạt động của Viện Bán dẫn và Vật liệu tiên tiến không chỉ tập trung vào nghiên cứu lý thuyết mà còn xây dựng một hệ sinh thái tích hợp giữa nghiên cứu – ứng dụng – đào tạo, góp phần xây dựng ngành công nghiệp bán dẫn nội địa, giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung từ nước ngoài; thúc đẩy các sản phẩm công nghệ “Made in Vietnam”, nâng cao giá trị khoa học và kinh tế trong lĩnh vực công nghệ cao.

Tại Đại hội đại biểu Đảng bộ Tập đoàn Viettel lần thứ XI, một trong những nhiệm vụ được Viettel ưu tiên trong thời gian tới là đầu tư nghiên cứu, tham gia phát triển 9 trên tổng số 11 nhóm công nghệ chiến lược của Việt Nam theo quyết định của Thủ tướng Chính phủ. Đó là trí tuệ nhân tạo, bản sao số, thực tế ảo, thực tế tăng cường; công nghệ điện toán đám mây, lượng tử, dữ liệu lớn; công nghệ Blockchain; công nghệ mạng di động thế hệ sau (5G/6G); công nghệ robot và tự động hóa; công nghệ chip bán dẫn; công nghệ năng lượng, vật liệu tiên tiến; an ninh mạng và công nghệ hàng không, vũ trụ. Cùng với đó, Viettel sẽ thực hiện vai trò là hạt nhân dẫn dắt tổ hợp công nghiệp quốc phòng công nghệ cao...

Chia sẻ về chiến lược công nghệ nhằm góp phần thúc đẩy sự phát triển đột phá của công nghệ, ông Vũ Anh Tú, Giám đốc Công nghệ Tập đoàn FPT cho rằng, doanh nghiệp Việt Nam cần có chiến lược tự chủ công nghệ mà trước hết cần làm chủ công nghệ AI. Tiếp theo là tự chủ dữ liệu, nhất là trong bối cảnh đang thiếu dữ liệu chất lượng. Do vậy phải đẩy mạnh chuyển đổi số toàn diện các ngành và khuyến khích chia sẻ nguồn dữ liệu công cộng, phục vụ cho nghiên cứu và phát triển. Doanh nghiệp Việt Nam cần tự chủ hạ tầng AI để rút ngắn thời gian thử nghiệm một ý tưởng, mở ra tiềm năng lớn trong nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa công nghệ.

Theo các chuyên gia công nghệ, điện toán lượng tử không chỉ là một công nghệ mới mà còn là một công cụ có thể giải quyết nhiều thách thức quan trọng đối với xã hội. Từ an ninh mạng đến khoa học cơ bản, sức mạnh của nó mở ra những khả năng mới và tạo ra sự đổi mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong tương lai, điện toán lượng tử hứa hẹn định hình lại nhiều lĩnh vực. Giá trị kinh tế từ công nghệ này có thể đạt con số cao, với các ứng dụng trong y học, năng lượng, an toàn truyền thông số, mật mã hậu lượng tử, bảo mật mạng và dữ liệu, ứng dụng trong trí tuệ nhân tạo, quốc phòng và an ninh. Trong lĩnh vực khoa học, điện toán lượng tử có thể đóng góp vào hiểu biết cơ bản của chúng ta về nhiều lĩnh vực, từ hạt nhân đến vật chất ngưng tụ và sinh học. Các giải pháp này mở ra cánh cửa cho những đột phá khoa học mới và cung cấp công cụ mạnh mẽ cho các nhà nghiên cứu. 

HỒNG QUANG - THU HIỀN (tổng hợp)

* Mời bạn đọc vào chuyên mục Giáo dục Khoa học xem các tin, bài liên quan.