Trung Quốc và Ấn Độ chạy đua để cạnh tranh phát triển máy tính lượng tử như thế nào?

Qubit là gì?

Trong khi máy tính truyền thống dựa vào các bit nhị phân - bật hoặc tắt, ký hiệu là 1 và 0 để xử lý thông tin, máy tính lượng tử sử dụng các bit lượng tử, hay qubit, được biểu diễn bằng các hạt lượng tử. Việc điều khiển các qubit bởi các thiết bị điều khiển là cốt lõi của sức mạnh xử lý trong máy tính lượng tử.

Qubit trong máy tính lượng tử tương tự như các bit trong máy tính truyền thống. Về cốt lõi, bộ xử lý của một máy truyền thống thực hiện tất cả công việc của mình bằng cách điều khiển các bit. Tương tự, bộ xử lý lượng tử thực hiện tất cả công việc bằng cách xử lý các qubit.

Bước nhảy vọt từ xử lý kép sang xử lý đa biến giúp tăng sức mạnh tính toán theo cấp số nhân. Từ đó, những vấn đề phức tạp, mà siêu máy tính mạnh nhất phải mất vài năm để giải quyết, sẽ được máy tính lượng tử hoàn thành trong vài giây.

Ấn Độ đang đi sau Trung Quốc trong việc sản xuất máy tính lượng tử

Chính phủ Ấn Độ vào tháng 4 năm nay đã phê duyệt gói tài trợ trị giá 730 triệu USD cho chương trình Sứ mệnh lượng tử quốc gia (NQM) của nước này, nhằm mục đích cung cấp các máy tính lượng tử quy mô trung bình với 50-1.000 qubit vật lý vào năm 2031.

Vào tháng 6 vừa qua, Mỹ và Ấn Độ đã thành lập Cơ chế điều phối lượng tử chung Ấn - Mỹ để tạo điều kiện hợp tác giữa ngành công nghiệp, học viện và các tổ chức chính phủ, đồng thời hai nước cũng nỗ lực hướng tới một thỏa thuận Công nghệ và Khoa học thông tin lượng tử toàn diện.

Nhưng hiện tại, Tổ chức Nghiên cứu và Phát triển quốc phòng, Viện Nghiên cứu cơ bản Tata và công ty CNTT Tata Consultancy Services vẫn đang phát triển máy tính lượng tử 7 qubit ở Ấn Độ.

Trong khi đó, vào tháng 5 năm 2021, nhà khoa học Trung Quốc Pan Jianwei và nhóm của ông tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã ra mắt máy tính lượng tử Zuchongzhi-2 66 qubit, đây vẫn là máy tính lượng tử nhanh nhất ở Trung Quốc.

Đến tháng 9 năm 2021, Origin Quantum, một nhà sản xuất máy tính lượng tử có trụ sở tại thành phố Hợp Phì (Trung Quốc) tuyên bố sẽ ra mắt máy tính lượng tử 1.000 qubit vào năm 2025. Tuy nhiên, hãng này đang gặp khó khăn trong việc ra mắt máy tính lượng tử mang tên Ngộ Không 72 qubit, được đặt theo tên Vua Khỉ trong thần thoại Trung Quốc. Hiện tại máy tính lượng tử nhanh nhất do Origin Quantum sản xuất có tên là Benyuan Wuyuan, ra mắt vào năm 2021, chỉ có tốc độ 24 qubit.

Zhang Hui, Tổng giám đốc của Origin Quantum cho biết: “Việc nghiên cứu và sản xuất máy tính lượng tử Ngộ Không ở thời điểm hiện tại vẫn diễn ra suôn sẻ. Nó sẽ được ra mắt chính thức vào cuối năm nay. Sau đó, chúng tôi sẽ tiếp tục phát triển máy tính lượng tử với tốc độ trên 72 qubit”.

Ông Zhang cho biết, Origin Quantum được thành lập vào năm 2017 với mong muốn biến thành tựu nghiên cứu khoa học của Trung Quốc thành những sản phẩm có ứng dụng thực tế. Ông cho biết công ty đã mất 3 năm cố gắng tự cung cấp toàn bộ linh kiện trong sản phẩm của mình.

Zhang cho biết máy tính lượng tử sẽ chỉ có giá trị thương mại nếu tốc độ của nó đạt từ 50 đến 100 qubit. Ông cho biết, kể từ năm ngoái, công ty đã bắt đầu khám phá các ứng dụng của điện toán lượng tử trong lĩnh vực tài chính, y sinh và trí tuệ nhân tạo.

Một số nhà khoa học đã chỉ ra rằng máy tính lượng tử 30 qubit có sức mạnh tính toán tương đương siêu máy tính với tốc độ 1 teraflop (một nghìn tỷ phép tính mỗi giây) trong khi máy tính lượng tử 50 qubit nhanh hơn siêu máy tính khi thực hiện một số nhiệm vụ nhất định.

Lệnh trừng phạt của Mỹ có ảnh hưởng đến sự phát triển máy tính lượng tử của Trung Quốc?

Tháng 10 năm ngoái, chính phủ của Tổng thống Biden đã cấm xuất khẩu chất bán dẫn cao cấp, thiết bị sản xuất chíp bán dẫn, máy tính lượng tử và siêu máy tính sang Trung Quốc nhằm ngăn chặn việc quân đội Trung Quốc sử dụng những sản phẩm này, đặc biệt là trong chế tạo tên lửa siêu thanh và hệ thống định vị dựa trên trí tuệ nhân tạo.

Vào tháng 8 năm nay, Tổng thống Mỹ Joe Biden đã ký một sắc lệnh cấm các công ty và quỹ của Mỹ đầu tư vào lĩnh vực bán dẫn, AI và điện toán lượng tử của Trung Quốc từ năm 2024.

Ít có khả năng công ty Origin Quantum sẽ bị ảnh hưởng bởi các biện pháp hạn chế đầu tư của Mỹ vì họ chưa nhận được bất kỳ khoản vốn đầu tư nước ngoài nào. Ngoài ra, công ty còn gia công sản xuất chíp siêu dẫn cho Nexchip Semiconductor Corp, công ty có 52,99% thuộc sở hữu của chính phủ Hợp Phì và 27,44% thuộc sở hữu của nhà sản xuất chíp bấn dẫn Powerchip Technology của Đài Loan. Việc sản xuất sẽ không bị ảnh hưởng bởi các biện pháp kiểm soát và trừng phạt xuất khẩu của Mỹ.

Giới bình luận Trung Quốc mong muốn Origin Quantum ra mắt Ngộ Không càng sớm càng tốt.

Một chuyên gia trong lĩnh vực bán dẫn Trung Quốc cho rằng: “Chíp lượng tử có sức mạnh tính toán mạnh hơn nhiều so với chất bán dẫn truyền thống. Một khi công nghệ chíp lượng tử đã trưởng thành, chúng tôi có thể giảm sự phụ thuộc vào công nghệ in thạch bản cao cấp và tự cung cấp chíp cao cấp của mình”.

Sự phát triển máy tính lượng tử sẽ có ý nghĩa chiến lược đối với chuỗi cung ứng toàn cầu trong lĩnh vực chíp bán dẫn. Việc ra mắt thành công điện thoại thông minh 5G Mate60 Pro sử dụng chíp bán dẫn tiến trình 7nm của Huawei đã chứng minh rằng Trung Quốc không sợ sự ngăn chặn và phong tỏa công nghệ của nước ngoài.

Dou Meng, Phó Chủ tịch của Origin Quantum nói với giới truyền thông ngày 19/9 vừa qua rằng công ty sẽ khám phá việc sử dụng máy tính lượng tử của mình trong phân tích dữ liệu y tế.

“Điện toán lượng tử có lợi thế trong việc xử lý đồ họa. Để khám phá các ứng dụng trong phân tích dữ liệu y tế, chúng tôi đã sử dụng thuật toán tự phát triển để xử lý hình ảnh của bệnh nhân ung thư do Trường Cao đẳng Y tế Bengbu cung cấp và đã giảm được thời gian xử lý so với máy tính truyền thống”, ông Dou Meng cho biết thêm.

Liệu Ấn Độ có bắt kịp Trung Quốc trong cuộc đua điện toán lượng tử?

Tháng 11 năm ngoái, IBM đã ra mắt máy tính lượng tử Osprey 433 qubit, máy tính lượng tử nhanh nhất thế giới cho đến nay. Gã khổng lồ công nghệ đã lên kế hoạch ra mắt máy tính lượng tử Condor 1.121 qubit trong năm nay.

Một số chuyên gia công nghệ cho rằng một khi máy tính lượng tử có hơn 1.000 qubit vật lý, nó có thể có hơn 50 qubit logic hoặc có thể sử dụng được, đủ để thực hiện các phép tính khác nhau và tạo ra giá trị thương mại.

Vào ngày 22 tháng 6 vừa qua, Mỹ cho biết họ hoan nghênh sự tham gia của Ấn Độ vào Hiệp hội phát triển kinh tế lượng tử để tạo điều kiện trao đổi chuyên môn và thương mại với các quốc gia lượng tử hàng đầu có cùng chí hướng.

Trong cuộc gặp ngày 8/9, Tổng thống Mỹ Biden và Thủ tướng Ấn Độ Narendra Modi cho biết hai nước sẽ tăng cường hợp tác khoa học, bao gồm thám hiểm không gian, công nghệ sinh học và điện toán lượng tử.

Tuy nhiên nhiều chuyên gia công nghệ cho rằng, khoản tài trợ 730 triệu USD có thể không đủ cho chương trình Sứ mệnh lượng tử quốc gia của Ấn Độ, vốn không chỉ bao gồm điện toán lượng tử mà còn cả truyền thông lượng tử, cảm biến và đo lường lượng tử cũng như các vật liệu và thiết bị lượng tử.

Trong thực tế, Ấn Độ đang thua xa Trung Quốc về mặt nghiên cứu truyền thông lượng tử, do Trung Quốc là quốc gia đang đầu tư mạnh vào lĩnh vực này.