Colorado trở thành trung tâm nghiên cứu lượng tử mới của thế giới

Nằm giữa đồng bằng rộng lớn và cao nguyên của miền Tây nước Mỹ, bên cạnh dãy núi Rocky, Colorado nổi lên là trung tâm nghiên cứu lượng tử hàng đầu thế giới, với tiềm năng vượt xa công nghệ hiện tại.

Tính đến nay, Colorado đã nhận khoản tài trợ liên bang lên đến 40 triệu USD, các khoản tín dụng thuế của tiểu bang trị giá 74 triệu USD, và ước tính 1 tỷ USD từ các nhà đầu tư tư nhân. Lãnh đạo địa phương dự đoán làn sóng đầu tư sẽ tạo ra nhiều doanh nghiệp mới và hàng ngàn việc làm trong tương lai.

Cuộc cách mạng điện toán lượng tử

Máy tính ngày nay hoạt động được nhờ khả năng điều khiển dòng điện. Các thiết bị từ điện thoại thông minh đến máy tính xách tay đều có những vi mạch “dẫn đường” cho các electron và, tạo ra con số 1 và 0. Những con số này được chuyển đổi thành thông tin, từ đó mà chúng ta có những thiết bị kỹ thuật số hiện đại như ngày nay.

Tuy nhiên, thay vì điện, công nghệ lượng tử tận dụng tính chất vật lý và tác động của các hạt rất nhỏ cũng như photon, để tạo ra thông tin với tốc độ có thể nhanh gấp hàng trăm, hàng ngàn, thậm chí là hàng triệu lần so với hệ thống đang được sử dụng hiện nay.

Công nghệ lượng tử, đặc biệt là khi kết hợp với AI, hứa hẹn sẽ giúp giải quyết những thách thức lớn như biến đổi khí hậu và tất cả các loại ung thư. 

Hiện nay, loài người vẫn chưa làm chủ được công nghệ lượng tử, nhưng vẫn có một số bước nhảy đáng chú ý trong vài năm qua. Điện toán lượng tử đang được sử dụng trong việc tối ưu hóa dịch vụ tài chính và tăng tốc quá trình phát triển thuốc.

Do đó, những công ty lớn như IBM, Microsoft và Google đang chạy đua để phát triển công nghệ điện toán lượng tử. Các trường đại học hàng đầu, cũng nhiều công ty mới nổi như Quantinuum và IonQ, cũng đang tham gia vào cuộc đua này, phản ánh những kết quả đáng kinh ngạc mà công nghệ lượng tử có thể mang lại.

Colorado trở thành trung tâm nghiên cứu lượng tử

Trong khi thung lũng Silicon vẫn tiếp tục thống trị ngành công nghệ thông tin với nhiều đổi mới kỹ thuật số, ít ai biết rằng Colorado đã trở thành trung tâm của các nghiên cứu liên quan đến lượng tử. Hiện nay có khoảng 3000 người làm những công việc liên quan đến lượng tử ở Colorado, nhiều hơn bất cứ đâu trên thế giới. Đây cũng là “đại bản doanh” của bốn nhà khoa học lượng tử đoạt giải Nobel.

Giống như thung lũng Silicon, sự phát triển của Colorado trong lĩnh vực lượng tử có nhiều liên quan đến kế hoạch đầu tư liên bang, các cân nhắc về an ninh quốc gia, và một chút may mắn. 

Cụ thể, nghiên cứu lượng tử nở rộ với việc thành lập trung tâm thuộc Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) ở Boulder, cũng như Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia và Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos ở New Mexico gần đó.

Ngoài ra, viện JILA chuyên nghiên cứu vật lý thiên văn đã hợp tác với Đại học Colorado Boulder và dẫn đầu quá trình thương mại hóa nghiên cứu lượng tử. Nhờ đó mà tiểu bang này có hơn 40 phòng thí nghiệm nghiên cứu được tài trợ liên bang.

Ngành nghiên cứu lượng tử tại Colorado

Corban Tillermann-Dick, người sáng lập và CEO của Maybell Quantum, startup phát triển công nghệ lạnh sâu tiên tiến (công nghệ làm lạnh cho máy tính lượng tử), đang góp phần củng cố vị trí dẫn đầu của Colorado trong lĩnh vực lượng tử.

Với sự khuyến khích và hỗ trợ từ các quan chức chính phủ, Tillermann-Dick đã đồng sáng lập Elevate Quantum, một liên minh phi lợi nhuận của hơn 120 tổ chức nghiên cứu công nghệ lượng tử ở phía Tây núi Rocky, bao gồm New Mexico và Wyoming. Mục tiêu của liên minh này là cạnh tranh và giành được quỹ từ Đạo luật CHIPS và Khoa học năm 2022, nhằm biến Colorado trở thành trung tâm nghiên cứu lượng tử chính thức.

Elevate Quantum, dưới sự ủng hộ từ các thượng nghị sĩ và các quan chức chính phủ, đã được công nhận là một trong hai trung tâm công nghệ lượng tử chính thức của Hoa Kỳ với 40,5 triệu USD tài trợ của liên bang. Ngoài ra, liên minh còn nhận được một khoản tài trợ bổ sung 74 triệu USD từ tiểu bang và khoảng 1 tỷ USD vốn đầu tư tư nhân được hỗ trợ bởi các khoản vay bảo lãnh của chính phủ.

Thống đốc Colorado, Polis, tin rằng tiểu bang của mình sẽ trở thành trung tâm nghiên cứu công nghệ lượng tử hàng đầu của nước Mỹ. Vị thống đốc tỏ ra rất hào hứng với công nghệ này và cho rằng, lượng tử sẽ tạo ra một cuộc cách mạng, tác động tích cực đến tất cả các doanh nghiệp và giải quyết những thách thức trên toàn quốc.

Mặt khác, điều kiện cho các quỹ đầu tư là tạo ra 10.000 việc làm mới, đào tạo 30.000 công nhân mới, và giúp phát triển 50 startup trong vòng 10 năm. Tillermann-Dick chia sẻ rằng, số tiền đầu tư sẽ được Elevate Quantum sử dụng để xây dựng hệ sinh thái các công ty nghiên cứu lượng tử của vùng. Trong đó bao gồm một cơ sở cho phép các doanh nhân có thể thử nghiệm và đề ra các ý tưởng, một cơ sở chuyên sản xuất thương mại cho các mạch tích hợp quang tử, và đào tạo nhân sự.

Tương lai lượng tử đang đến gần

Tillermann-Dick tin rằng, lượng tử sẽ tạo ra cuộc cách mạng công nghệ quan trọng nhất trong 100 năm tới. Hiện tại, Colorado đang phát triển hệ sinh thái, chuyên nghiên cứu và học hỏi từ những thất bại của người khác. Do đó, các nhu cầu về hạ tầng lượng tử sẽ không giới hạn chỉ ở các nhà nghiên cứu, mà còn đòi hỏi tất cả các kỹ năng khác nhau như thợ hàn, thợ máy, và kỹ thuật viên. Thống đốc Polis đồng ý và tin rằng Colorado có khả năng thu hút nhân tài trên khắp nước Mỹ.

Cuộc đua phát triển điện toán lượng tử đang diễn ra và được chính phủ liên bang đặc biệt coi trọng. Đạo luật Sáng kiến Lượng tử Quốc gia năm 2018, Sáng kiến Lượng tử Quốc gia, và gần đây là các chỉ thị của Tổng thống Biden hỗ trợ đẩy nhanh nghiên cứu và phát triển công nghệ lượng tử vì lợi ích kinh tế và an ninh quốc gia của Hoa Kỳ.