Quốc gia nào sẽ giành ưu thế trong cuộc đua lượng tử tỷ USD?

Với việc máy tính lượng tử thương mại đầu tiên của Nhật Bản đi vào hoạt động tháng trước, nhiều đối thủ trên toàn cầu đang muốn giành lợi thế bằng cách làm chủ công nghệ thế hệ tiếp theo, trong đó Đức nổi lên như một đối thủ nặng ký.

Bên trong Trung tâm ươm tạo danh nghiệp của thành phố Kawasaki thuộc vùng đô thị Tokyo có một chiếc máy tính lượng tử thương mại do hãng IBM sản xuất. Toyota Motor, Hitachi và Toshiba là những công ty đang sử dụng thiết bị này. 

Hệ thống IBM Quantum System One là máy tính lượng tử thương mại đầu tiên của Nhật Bản. Ảnh: Nikkei

Máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ phá vỡ những giới hạn của máy tính thông thường. Vào năm 2019, Google đã khiến cả thế giới phải giật mình khi sử dụng công nghệ này để giải quyết một vấn đề trong 3 phút 20 giây trong khi một máy tính thông thường cần đến 10.000 năm. Nhưng nó là một vấn đề hẹp liên quan đến việc tạo ra các số ngẫu nhiên và không có nhiều ứng dụng thực tế.

Tuy nhiên, hiện nay, các công ty trên khắp thế giới đang khám phá việc sử dụng công nghệ máy tính lượng tử. Trong khi phần lớn sự tập trung vào điện toán lượng tử là dành cho cuộc chạy đua phát triển phần cứng của Google và IBM, thì một cuộc cạnh tranh khác đang diễn ra gay gắt để xem ai có thể khai thác nó nhanh nhất.

Phát biểu tại sự kiện lắp đặt máy tính lượng tử IBM gần Stuttgart hồi tháng 6, Thủ tướng Angela Merkel cho biết trong nghiên cứu về công nghệ lượng tử, Đức là một trong những nước tốt nhất thế giới, đồng thời cho rằng thành quả của nghiên cứu nên được áp dụng cho càng nhiều ngành công nghiệp càng tốt.

Viện nghiên cứu Fraunhofer nổi tiếng của Đức đang đóng vai trò trung tâm trong dự án và có bề dày thành tích trong nghiên cứu ứng dụng, trong đó có cả liên kết giữa trường đại học và doanh nghiệp. 
Nhóm doanh nghiệp này gồm 10 “ông lớn” của Đức như Volkswagen và Bosch trong lĩnh vực ô tô, Merck và BASF trong lĩnh vực dược phẩm và hóa chất, cũng như Siemens và SAP. Dự án nhằm mục đích sử dụng máy tính lượng tử để nâng cao khả năng cạnh tranh, chẳng hạn như cải thiện hiệu suất pin cho xe điện và khám phá y học.

Một ví dụ điển hình về lĩnh vực mà máy tính lượng tử có thể hữu ích là trong các mô phỏng thay thế cho thí nghiệm hóa học. Điều này có thể dẫn đến những đổi mới về vật liệu và thuốc điều trị cũng như giảm đáng kể thời gian phát triển dược phẩm. Công nghệ lượng tử rất giỏi trong việc tính toán giải pháp tối ưu khi được trình bày với một lượng lớn tùy chọn trong các tổ hợp.

Trong tài chính, máy tính lượng tử có thể giúp đạt được cơ cấu danh mục tài sản (asset mix) tốt nhất trong một danh mục đầu tư.

Việc sử dụng công nghệ lượng tử trong trí tuệ nhân tạo (AI) cũng đang được quan tâm nhiều hơn. Công nghệ AI sử dụng máy học đã bị cản trở bởi một hiện tượng được gọi là "quá khớp" khi học quá nhiều từ loại dữ liệu cụ thể và không thể tổng quát hóa cũng như xử lý dữ liệu không xác định.

Vào tháng 7, công ty khởi nghiệp Grid của Nhật Bản đã gây xôn xao khi công bố một bài báo cho thấy, dựa trên các thí nghiệm số và lý thuyết, rằng hiện tượng “quá khớp” ít xảy ra khi sử dụng máy tính lượng tử.

Việc sử dụng thực tế máy tính lượng tử trong một số ứng dụng sẽ bắt đầu trong vòng vài năm tới. Tại Nhật Bản, một trung tâm cho hệ thống điện toán lượng tử đám mây Q Network của IBM đã được ra mắt tại Đại học Keio vào năm 2018, với Mitsubishi Chemical, JSR, Mizuho Financial Group, Mitsubishi UFJ Financial Group… đang dẫn đầu. Các công ty này cùng với Đại học Keio cũng sẽ tham gia vào một hội đồng do Đại học Tokyo đứng đầu, nhằm đẩy nhanh quá trình nghiên cứu bằng cách sử dụng thiết bị thương mại IBM tại Kawasaki. 

Những công ty khởi nghiệp nghiên cứu thuật toán cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc sử dụng máy tính lượng tử. Tại Nhật Bản, QunaSys rất nổi tiếng trên đấu trường này. Vào tháng 6, QunaSys thông báo về việc bắt đầu nghiên cứu chung với Phòng thí nghiệm R&D Trung tâm của Toyota về các ứng dụng trong tương lai.

Những kỳ vọng về việc sử dụng máy tính lượng tử có thể đi trước thực tế hiện tại, nhưng tiềm năng vẫn còn rất lớn. Theo một dự báo được công bố vào tháng 7 bởi Boston Consulting Group, công nghệ này có thể tạo ra giá trị tương đương 10 tỷ USD hàng năm vào năm 2030, mở rộng lên 850 tỷ USD vào khoảng năm 2040. Cuộc chiến giành thị trường khổng lồ này trong tương lai sẽ nhanh chóng nóng lên.