Hoa Kỳ có nên lo ngại về sự phát triển công nghệ lượng tử ở châu Á?

Cuộc đua giành quyền tối cao trong công nghệ lượng tử đang tăng tốc. Trong khi ban đầu Trung Quốc và Mỹ đang có một vị thế của riêng mình thì nhiều quốc gia trên thế giới đang bắt đầu bắt kịp họ, đặc biệt là trong nghiên cứu và phát triển các trường hợp sử dụng cho công nghệ lượng tử.

Công nghệ lượng tử cơ bản là việc sử dụng các công nghệ dựa trên cơ học lượng tử như quấn lượng tử, siêu vị thế lượng tử và xuyên qua lượng tử. Máy tính lượng tử, mà hầu hết các quốc gia đang tập trung, là một máy tính tận dụng hiện tượng cơ học lượng tử.

IBM, một trong những công ty hàng đầu trong nghiên cứu công nghệ lượng tử, định nghĩa điện toán lượng tử là "một công nghệ mới nổi nhanh chóng khai thác các định luật của cơ học lượng tử để giải quyết các vấn đề quá phức tạp đối với máy tính cổ điển". Hiện tại, IBM Quantum dẫn đầu thế giới về phần cứng và phần mềm điện toán lượng tử.

Công ty công nghệ khổng lồ đã giới thiệu bộ công cụ phát triển lập trình lượng tử Qiskit - một bộ công cụ mã nguồn mở, dựa trên Python, và cho đến nay là bộ công cụ lượng tử được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Nó hữu ích cho việc thực hiện trên cả các máy tính lượng tử siêu dẫn của IBM và trên các hệ thống sử dụng công nghệ thay thế khác như ion bị mắc kẹt trong các trường từ.

Trên toàn cầu, một số trường đại học đang làm việc với IBM trong nghiên cứu công nghệ lượng tử. Ở châu Á, nghiên cứu đang mở rộ với tốc độ nhanh hơn. Ví dụ, tại Nhật Bản, IBM gần đây đã thông báo về một sáng kiến trị giá 100 triệu USD kéo dài 10 năm với Đại học Tokyo và Đại học Chicago để phát triển một siêu máy tính trung tâm dựa trên lượng tử với 100.000 qubit.

Nhưng IBM không phải là công ty công nghệ duy nhất gây chú ý trong lĩnh vực công nghệ lượng tử ở Nhật Bản. Một tập đoàn các đối tác nghiên cứu chung bao gồm Riken, Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia (AIST), Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia (NICT), Đại học Osaka, Fujitsu Limited và Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) đã công bố phát triển thành công máy tính lượng tử siêu dẫn đầu tiên của Nhật Bản vào tháng Ba năm nay. Các đối tác đang cung cấp công nghệ mới được phát triển cho người dùng ở Nhật Bản dưới dạng dịch vụ đám mây cho mục đích sử dụng phi thương mại theo thỏa thuận nghiên cứu chung với Riken.

Trên thực tế, viện nghiên cứu Riken của Nhật Bản đặt mục tiêu đưa công nghệ điện toán lượng tử vào sử dụng trong thế giới thực vào khoảng năm 2025. Riken cũng sẽ làm việc với một liên minh các công ty bao gồm Toyota Motor, Hitachi và Sony Group để thúc đẩy việc sử dụng cơ sở hạ tầng điện toán kết hợp công nghệ lượng tử với siêu máy tính.

Công nghệ lượng tử ở Trung Quốc

Khi nói đến công nghệ lượng tử ở châu Á, Trung Quốc chắc chắn đi trước về nghiên cứu lượng tử và các trường hợp sử dụng. Sự thống trị của họ trong công nghệ tiếp tục là mối quan tâm đối với Mỹ, những người chắc chắn sẽ xem xét mọi cơ hội để làm chậm sự tăng trưởng của Trung Quốc trong lĩnh vực này.

Theo một báo cáo của SCMP, các nhà khoa học ở Trung Quốc tuyên bố họ đã đạt được một cột mốc quan trọng khác trong điện toán lượng tử, tuyên bố thiết bị Jiuzhang của họ có thể thực hiện các tác vụ thường được sử dụng trong trí tuệ nhân tạo nhanh hơn 180 triệu lần so với siêu máy tính mạnh nhất thế giới. Jiuzhang là máy tính lượng tử quang tử đầu tiên của Trung Quốc tuyên bố ưu thế lượng tử.

Mặc dù vậy, máy tính lượng tử mới nhất của Trung Quốc, Wukong, ban đầu được báo cáo sẽ được ra mắt vào tháng Bảy, nhưng vẫn chưa có thông báo chính thức về nó. Đồng thời, Zhang Hui, tổng giám đốc của Origin Quantum Computing Technology nói rằng cỗ máy mới sẽ không nhanh nhất thế giới.

Một phần của sự trì hoãn trong việc ra mắt và chậm phát triển là do cần có thiết bị nước ngoài như quang học chọn nhiễm để tạo ra các vi mạch siêu dẫn.

Tham vọng công nghệ lượng tử của Ấn Độ và Đông Nam Á

Ấn Độ cũng đang làm phần việc của mình để đảm bảo rằng họ là một phần của cuộc đua công nghệ. Chính phủ Ấn Độ đã ký một kế hoạch trị giá 730 triệu USD để biến quốc gia này thành một cường quốc điện toán lượng tử và truyền thông vào năm 2031. Sáng kiến này sẽ được thúc đẩy bởi sứ mệnh lượng tử quốc gia, nhằm mục đích cung cấp các máy tính lượng tử quy mô trong vòng tám năm.

Khu vực tư nhân ở Ấn Độ cũng đang hỗ trợ sáng kiến của chính phủ. Infosys, một trong những công ty công nghệ lớn nhất Ấn Độ, đã ra mắt Infosys Quantum Living Labs cho những khách hàng quan tâm đến việc khám phá các trường hợp sử dụng điện toán lượng tử.

Ở Đông Nam Á, Singapore chắc chắn là quốc gia duy nhất hiện đang dẫn đầu lĩnh vực điện toán lượng tử. Gần đây nhất, Singapore đã công bố Mạng lưới An toàn Lượng tử Quốc gia Plus (NQSN +), một sáng kiến nhằm thiết lập thông tin liên lạc an toàn lượng tử trên khắp Singapore và đẩy nhanh tiến độ trong khu vực.

Singapore cũng đã thành lập Trung tâm Máy tính Lượng tử Quốc gia, một sáng kiến chung của Trung tâm Công nghệ Lượng tử tại Đại học Quốc gia Singapore, Viện Công nghệ Hiệu suất Cao (IHPC) tại Cơ quan Khoa học Công nghệ và Nghiên cứu, và Trung tâm Siêu máy tính Quốc gia Singapore.

Trong khi đó, Horizon Quantum Computing là một công ty có trụ sở tại Singapore xây dựng các công cụ phát triển phần mềm để kích hoạt cuộc cách mạng tiếp theo trong máy tính lượng tử. Công ty, được thành lập vào năm 2018, đã tạo ra một ngôn ngữ lập trình gọi là Helium cho máy tính lượng tử, được thiết kế để làm cho việc giải quyết các vấn đề phức tạp dễ dàng hơn. Công ty gần đây đã thu được 18,1 triệu USD trong một vòng gọi vốn Series A từ Tencent cùng với các nhà đầu tư khác.

Một cuộc đua mở?

Với một nửa châu Á dường như đang đầu tư đúng đắn vào điện toán lượng tử và các quốc gia châu Âu cũng tham gia rất nhiều vào nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này, liệu Mỹ có nên lo lắng về việc phải bắt kịp họ?

May mắn thay, Mỹ không thực sự phải lo lắng. Có một vài lý do cho việc này. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu điện toán lượng tử không coi nghiên cứu về công nghệ là một cuộc cạnh tranh. Trên thực tế, hầu hết trong số họ chia sẻ những phát hiện của họ để có thể phát triển nhiều trường hợp sử dụng hơn.

Thứ hai, Mỹ đã thực hiện bước đầu tiên trong sự thống trị công nghệ lượng tử thông qua việc thực hiện sáng kiến Mật mã hậu lượng tử (PQC). Sáng kiến PQC của Cơ quan Cơ sở hạ tầng và An ninh mạng (CISA) sẽ thống nhất và thúc đẩy nỗ lực với các đối tác liên ngành và ngành để giải quyết các mối đe dọa do điện toán lượng tử gây ra và hỗ trợ cơ sở hạ tầng quan trọng và các chủ sở hữu và nhà khai thác mạng chính phủ trong quá trình chuyển đổi sang mật mã hậu lượng tử.

Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) cũng đã thông báo rằng một tiêu chuẩn mật mã hậu lượng tử mới sẽ thay thế mật mã khóa công khai hiện tại, vốn dễ bị tấn công dựa trên lượng tử.

Cuối cùng, Mỹ đang làm việc với một số quốc gia bao gồm Nhật Bản, Úc và các quốc gia khác trong việc phát triển công nghệ. Những đồng minh trong công nghệ lượng tử này có thể chỉ đảm bảo rằng mọi người đang di chuyển với cùng một tốc độ trong cuộc đua giành quyền tối cao lượng tử.