Năm 2025: Mười đột phá công nghệ nổi bật toàn cầu

Dưới đây là 10 đột phá khoa học-công nghệ tiêu biểu của năm 2025 do Jiemian News tổng hợp.

Năm 2025, nhiều đột phá công nghệ làm thay đổi cách nhân loại nhìn nhận thế giới. Ảnh minh họa: baijiahao.baidu.com

DeepSeek-R1:  Phương án cho mô hình lớn

Ngày 20-1-2025, DeepSeek công bố mô hình DeepSeek-R1. Dựa trên mô hình nền tảng DeepSeek-V3, R1 sử dụng học tăng cường làm động lực cốt lõi để huấn luyện năng lực suy luận và được mở nguồn miễn phí.

Trên nền tảng các mô hình suy luận kiểu o1, DeepSeek-R1 đẩy mạnh học tăng cường thông qua cơ chế phần thưởng do chính mô hình tự xây dựng và điều chỉnh, cho phép hệ thống học từ phản hồi của các hành động. Trong các bài kiểm tra chuẩn như Math-500, R1 đạt năng lực suy luận được đánh giá tương đương OpenAI o1, nhưng với chi phí tính toán thấp hơn đáng kể.

Mạch lượng tử siêu dẫn và hiệu ứng xuyên hầm lượng tử vĩ mô

Tháng 10, Giải Nobel Vật lý được trao cho công nghệ lượng tử, nhằm tôn vinh vai trò nền tảng của mạch lượng tử siêu dẫn trong cuộc cách mạng tính toán hiện đại. Ba nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis được vinh danh nhờ các công trình từ thập niên 1980, trong đó họ sử dụng mối nối Josephson để lần đầu quan sát xuyên hầm lượng tử vĩ mô và sự rời rạc của mức năng lượng.

Phát hiện này phá vỡ ranh giới giữa vật lý cổ điển và lượng tử, đặt nền móng cho khái niệm “nguyên tử nhân tạo” và qubit siêu dẫn, hiện là cơ sở vật lý của các hệ máy tính lượng tử do Google, IBM và nhiều tập đoàn công nghệ phát triển.

Máy tính lượng tử đa dụng Helios

Ngày 5-11, Quantinuum công bố Helios, thế hệ máy tính lượng tử thứ ba của hãng. Helios được trang bị 98 qubit vật lý, với độ trung thực cổng một qubit đạt 99,9975% và độ trung thực trung bình của cổng hai qubit đạt 99,921% trên toàn bộ các cặp qubit. Hệ thống có thể cung cấp 48 qubit logic đã hiệu chỉnh lỗi, trở thành máy tính lượng tử thương mại đa dụng có độ chính xác cao nhất thế giới hiện nay.

Helios đạt tỷ lệ chuyển đổi qubit vật lý - qubit logic gần 2:1, vượt xa mức trung bình của ngành, vốn thường cần hàng chục đến hàng trăm qubit vật lý cho một qubit logic. Khi kết hợp với ngôn ngữ lập trình Guppy do Quantinuum phát triển, Helios được xem là dấu mốc cho thấy máy tính lượng tử bắt đầu thực sự có khả năng giải quyết các bài toán thương mại.

Máy tính lượng tử đa dụng Helios. Ảnh: baijiahao.baidu.com

Chip giao diện não - máy BISC siêu mỏng, băng thông cao: Cấy “băng thông không dây” vào não bộ

Ngày 8-12, nhóm nghiên cứu Đại học Columbia phối hợp với Đại học Stanford và các đơn vị liên quan công bố chip BISC, mở ra dạng “băng thông số không dây” chưa từng có khi cấy trực tiếp vào não người. Chip tích hợp 65.536 điện cực, nguồn điện và mô-đun tần số vô tuyến trên một chip CMOS mềm dẻo dày 50 micromet, thể tích chỉ 3 mm³, qua đó làm thay đổi căn bản hình thái vật lý truyền thống của giao diện não – máy.

BISC có thể “trượt” lên bề mặt vỏ não như một miếng dán và thiết lập liên kết UWB với trạm trung chuyển bên ngoài, đạt tốc độ truyền dữ liệu lên tới 100 Mbps. Đột phá này không chỉ giải quyết bài toán truyền tín hiệu thần kinh độ phân giải cao theo thời gian thực, mà còn cho phép đưa trực tiếp lượng lớn dữ liệu não vào các mô hình AI, tạo nền tảng cho các ứng dụng như giám sát động kinh cấy ghép hoàn toàn, chân tay giả thần kinh độ tự do cao và tương tác não – máy hai chiều.

Sợi quang lõi rỗng thế hệ mới: Phá kỷ lục suy hao truyền tín hiệu

Được Microsoft hỗ trợ, nhóm nghiên cứu Lumenisity đã phát hiện một loại sóng dẫn quang vi cấu trúc với băng thông truyền dẫn kỷ lục và mức suy hao cực thấp. Theo đó, sợi quang lõi rỗng thế hệ mới đạt suy hao chỉ 0,091 dB/km tại bước sóng 1.550nm, đồng thời duy trì mức suy hao dưới 0,2 dB/km trên cửa sổ băng thông rộng tới 66 THz.

Khác với sợi quang lõi thủy tinh đặc truyền thống, công nghệ này sử dụng lõi không khí, trong đó ánh sáng được dẫn truyền nhờ các cấu trúc vi mô bằng thủy tinh được thiết kế chính xác bao quanh. Về mặt lý thuyết, sợi quang lõi rỗng vẫn còn dư địa tiếp tục giảm suy hao và mở rộng dải tần hoạt động, cho thấy truyền thông đường dài và truyền dẫn laser năng lượng cao tầm xa đang đứng trước cơ hội bước vào một kỷ nguyên mới.

Công nghệ chế tạo kim loại hai chiều ở cấp độ “ångström”

Tháng 3, nhóm nghiên cứu do Trương Quảng Vũ (Zhang Guangyu) thuộc Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc chủ trì, công bố trên tạp chí Nature, đã phát triển thành công phương pháp “ép van der Waals do nguyên tử kiến tạo”, cho phép giảm độ dày vật liệu kim loại xuống giới hạn cấp ångström (Å) - chỉ khoảng 1/200.000 đường kính sợi tóc.

Các phép đo vận chuyển điện và Raman trên bismuth (Bi) đơn lớp cho thấy vật liệu này sở hữu nhiều tính chất vượt trội, bao gồm các mode phonon mới, độ dẫn điện tăng cường, hiệu ứng trường rõ rệt và độ dẫn Hall phi tuyến cực lớn.

Từ lâu, kim loại hai chiều mỏng tới cấp nguyên tử được xem là “nhiệm vụ bất khả thi”. Nghiên cứu này đã mở ra con đường khả thi để hiện thực hóa kim loại và hợp kim hai chiều, cũng như các vật liệu hai chiều không thuộc họ van der Waals, mang lại triển vọng ứng dụng rộng lớn cho các thiết bị lượng tử, điện tử và quang tử thế hệ mới.

Kết quả độ chính xác cao của thí nghiệm μon g-2

Tháng 6, kết quả cuối cùng của thí nghiệm muon g-2 tại Phòng thí nghiệm Gia tốc Quốc gia Fermi (FNAL) đã được công bố. Giá trị đo mô men từ dị thường của muon hoàn toàn phù hợp với dự đoán lý thuyết đã được hiệu chỉnh. Kết quả mới có độ nhất quán cao với các công bố năm 2021 và 2023, đồng thời nâng độ chính xác lên mức kỷ lục 127 ppb (1,27 phần trên mười triệu), vượt mục tiêu ban đầu của thí nghiệm, trở thành phép đo chính xác nhất từ trước tới nay đối với đại lượng này.

Dù các tính toán lý thuyết cập nhật đã làm suy giảm khả năng tồn tại “vật lý mới” trong giá trị g-2 của muon, độ chính xác vượt trội của phép đo vẫn cung cấp một chuẩn mốc quan trọng cho các nghiên cứu mở rộng Mô hình Chuẩn trong tương lai. Một lần nữa, Mô hình Chuẩn tạm thời đứng vững trước phép thử nghiêm ngặt.

Thép xanh phát thải carbon gần bằng không  

Ngày 23-9, Tập đoàn thép Thụy Điển SSAB tuyên bố SSAB Zero™ trở thành loại thép đầu tiên đạt ngưỡng phát thải gần bằng không theo tiêu chuẩn của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), đồng thời đáp ứng tiêu chí mua sắm của First Movers Coalition (FMC). Sản xuất tại nhà máy ở bang Iowa (Mỹ), SSAB Zero™ kết hợp điện không hóa thạch, năng lượng sinh khối và công nghệ HYBRIT® sử dụng hydro hoàn nguyên sắt, qua đó loại bỏ phát thải carbon ngay từ phản ứng hóa học.

Cùng ngày, GE Vernova thông báo đưa SSAB Zero™ vào chuỗi cung ứng tháp tua-bin gió trên bờ. Động thái này cho thấy mô hình luyện kim “hydro xanh + điện xanh” đã vượt qua giai đoạn thử nghiệm, trở thành khuôn mẫu có thể nhân rộng ở quy mô công nghiệp, mở ra lộ trình giảm phát thải rõ ràng cho hạ tầng năng lượng toàn cầu.

“Mặt trời nhân tạo” EAST của Trung Quốc: Lập kỷ lục thế giới “trăm triệu độ trong nghìn giây”

Ngày 20-1, thiết bị tokamak siêu dẫn hoàn toàn EAST tại Hợp Phì (Trung Quốc) đã đạt vận hành ổn định ở chế độ giam giữ cao (H-mode) với plasma 100 triệu độ C trong 1.066 giây, thiết lập kỷ lục thế giới mới về thời gian duy trì H-mode.

“Mặt trời nhân tạo” EAST của Trung Quốc.  Ảnh: baijiahao.baidu.com

Ngưỡng 1.000 giây được xem là nền tảng then chốt để phản ứng nhiệt hạch vận hành ổn định, do yêu cầu kiểm soát plasma ngày càng khắt khe theo thời gian. Thành tựu này đánh dấu lần đầu tiên con người mô phỏng thành công trên thiết bị thực nghiệm các điều kiện vận hành cốt lõi của lò phản ứng nhiệt hạch tương lai, qua đó xác nhận tính khả thi về mặt kỹ thuật và công trình của năng lượng nhiệt hạch.

Tiểu hành tinh Bennu chứa vật chất liên quan đến sự sống: Giải mã Trái đất thời kỳ tiền sinh học

Nhiều nghiên cứu công bố trên Nature và Nature Astronomy đã phân tích chuyên sâu các mẫu vật từ tiểu hành tinh Bennu do sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA mang về. Kết quả cho thấy các mẫu này chứa 14 loại axit amin cần thiết cho sự sống, cùng bazơ nitơ và phosphate chứa natri — những thành phần nền tảng của cấu trúc sinh học.

Nghiên cứu mới nhất của Đại học Tohoku (Nhật Bản), công bố trên Nature Geoscience vào tháng 12, phát hiện trong các dịch chiết từ mẫu Bennu nhiều loại đường thiết yếu, bao gồm ribose (thành phần của RNA) và glucose (chất nền của trao đổi chất). Phát hiện này đã hoàn thiện bộ ba cấu phần cơ bản của sự sống, cho thấy vật chất tiền sinh học chứa đầy đủ các thành phần then chốt có thể đã được phát tán tới Trái đất và các hành tinh khác trong vùng nội Hệ Mặt trời.