Mỹ Cần Chiến Thắng Cuộc Đua Máy Tính Lượng Tử. Lịch Sử Cho Thấy Cách Để Làm Điều Đó

(SeaPRwire) –   Năm 1981, nhà vật lý học Richard Feynman lần đầu tiên lý thuyết hóa việc tạo ra máy tính lượng tử sử dụng nguyên lý của vật lý lượng tử để xử lý tính toán mà máy tính tiêu chuẩn sẽ mất hàng ngàn năm hoặc lâu hơn để tính toán. Tuy nhiên, trong bốn thập kỷ tiếp theo, nghiên cứu không tiến triển đáng kể đủ để máy tính có nhiều ảnh hưởng đến xã hội.

Nhưng những tiến bộ vào năm 2023 cho thấy rằng máy tính lượng tử đã bước vào một thời kỳ mới, một thời kỳ có thể phóng thích một cuộc cách mạng công nghệ đầy tiềm năng – một số tốt và một số xấu. Mặt tốt, máy tính lượng tử có thể dẫn đến sự phát triển của các loại thuốc mới chống ung thư. Mặt tiêu cực, chúng có thể phá vỡ mã hóa mà chúng ta sử dụng nhiều lần mỗi ngày cho mọi thứ từ gửi tin nhắn đến giao dịch tài chính.

Nhưng đây không phải là cuộc đua lượng tử đầu tiên trong lịch sử khi Mỹ đối đầu với các đối thủ của mình – và quá khứ cung cấp hướng dẫn cho cách Mỹ có thể chiến thắng cuộc cách mạng tính toán sắp tới. Vào những năm 1940, một cuộc đua lượng tử đã sản sinh ra việc tạo ra vũ khí hạt nhân và phóng thích một vụ nổ công nghệ. Quan trọng hơn, Mỹ đã chiến thắng cuộc cạnh tranh để khai thác công nghệ mới.

Điều đó chỉ xảy ra, tuy nhiên, bởi vì các nhà hoạch định chính sách cung cấp tài trợ và hỗ trợ cần thiết để đảm bảo sự thống trị. Năm 2024, ngược lại, dự luật tài trợ lượng tử then chốt đã bị đình trệ trong khi đồng minh và đối thủ đang đổ hàng tỷ đô la vào nghiên cứu và phát triển lượng tử. Nếu không hành động, lịch sử cho thấy Mỹ có nguy cơ bị tụt lại, đặc biệt là trong lãnh đạo cho sức mạnh cách mạng của công nghệ lượng tử.

Vật lý lượng tử phát triển ở châu Âu vào những năm 1920 và 1930. Khi Thế chiến II bùng nổ vào những năm 1930 và 1940, các nhà vật lý học Đức, Hungary và Ý đã chạy trốn sang Mỹ. Nhiều người trong số họ tham gia vào dự án Manhattan của Robert Oppenheimer – đã sinh ra quả bom nguyên tử và đồng thời nâng cao vị thế của Mỹ là quê hương của khoa học lượng tử.

Trong những thập kỷ tiếp theo, Feynman và các nhà khoa học khác đã cắt răng cưa trên dự án Manhattan đã truyền cảm hứng cho sự đổi mới sâu sắc từ vật lý lượng tử đã được dệt vào bộ khung của cuộc sống Mỹ. Cuộc cách mạng lượng tử đầu tiên đã tạo ra vũ khí hạt nhân và năng lượng, hệ thống định vị toàn cầu, laser, cộng hưởng từ hình ảnh và chip để điều khiển sự phát triển của máy tính cá nhân.

Mặc dù nhiều quốc gia như Liên Xô đã xây dựng vũ khí hạt nhân, nhưng không ai sánh được với Mỹ trong việc tiên phong đổi mới. Việc phóng Sputnik của Liên Xô vào năm 1957 và cuộc đua vào không gian đã tạo ra một vụ nổ tài trợ liên bang cho khoa học và giáo dục là nền tảng cho thành công của Mỹ. Hơn nữa, Bộ Quốc phòng đã cung cấp tài trợ quan trọng cho nghiên cứu tầm nhìn, nhưng rủi ro phát triển internet, khả năng ẩn náu và trợ lý giọng nói như Siri. Sự kết hợp này đã đẩy Mỹ lên đỉnh cao sáng tạo chưa từng thấy trong những thập kỷ sau Thế chiến II.

Công nghệ được sinh ra từ cuộc cách mạng lượng tử đầu tiên nằm ở trung tâm quốc phòng Mỹ và cũng tái cấu trúc cuộc sống dân sự ở Mỹ, đặc biệt là thông qua sự phát triển máy tính cá nhân và Cách mạng Thông tin.

Nhưng ngay cả khi máy tính cá nhân đang phát triển vào năm 1981, Feynman vẫn khẳng định trong một bài giảng then chốt rằng có thể có điều gì đó hơn. Ông lập luận rằng một máy tính lượng tử – với khả năng xử lý vượt xa máy tính hiệu suất cao nhất khi đó – chỉ cung cấp cách duy nhất để mở khóa tri thức thực sự của thế giới. Tuy nhiên, Feynman thừa nhận rằng việc xây dựng một máy như vậy đòi hỏi sự phức tạp khổng lồ.

Bốn thập kỷ tiếp theo đã chứng minh ông đúng về những trở ngại liên quan. Thiết kế một máy tính lượng tử yêu cầu tiến bộ lớn về lý thuyết cũng như vật liệu và thành phần. Kể từ những năm 1980, tiến bộ đã diễn ra chậm chạp, và nhiều người đã đùa rằng máy tính lượng tử luôn luôn cách xa 10 đến 20 năm.

Năm 1994, nhà toán học Peter Shor phát hiện ra một thuật toán tạo ra phương pháp cho máy tính lượng tử tính toán các số nguyên tố lớn được sử dụng trong mã hóa. Mặc dù có bước tiến này, tốc độ phát triển kể từ khám phá của Shor vẫn chậm chạp. Việc tài trợ liên tục từ Cơ quan An ninh Quốc gia và Bộ Quốc phòng – đặc biệt là cơ quan trước – đã duy trì sự đổi mới, nhưng kết quả không đồng đều do các nhà khoa học không thể xây dựng một máy tính lượng tử không bị ảnh hưởng bởi lỗi.

Trong 10 năm qua, các công ty công nghệ tư nhân như IBM, Google và Microsoft đã đầu tư đáng kể vào tính toán lượng tử, đã đẩy ngành này lên đỉnh cao mới về độ chín muồi và tăng tốc độ cuộc đua toàn cầu cho sự thống trị lượng tử – một lĩnh vực khoa học mới với những hệ quả quan trọng đối với an ninh quốc gia và an ninh mạng.

Ngay cả hôm nay, máy tính lượng tử vẫn chưa vượt trội so với máy tính tiêu chuẩn do thường xuyên xảy ra lỗi do bức xạ, nhiệt độ hoặc vật liệu không phù hợp. Những lỗi này khiến máy tính lượng tử vô dụng đối với mọi thứ như thiết kế thuốc mới, bởi vì các nhà khoa học không thể sao chép một thí nghiệm một cách chính xác. Nhưng tất cả điều đó đang thay đổi nhanh chóng.

Tiến bộ của IBM và một nhóm thuộc Đại học Harvard vào năm 2023 đã chứng minh rằng việc sửa lỗi đang đến gần và thời đại tiện ích lượng tử đã đến. Vào tháng 7 năm 2023, IBM đã công bố bằng chứng từ thử nghiệm cho thấy công ty đã tiến bộ trong việc giảm thiểu các lỗi đã lâu nay làm hạn chế khả năng của tính toán lượng tử. Vài tháng sau đó vào tháng 12, một nhóm thuộc Đại học Harvard và công ty QuEra cũng công bố kết quả đầy hứa hẹn từ các thí nghiệm cho thấy họ cũng đã phát triển quy trình lượng tử với khả năng sửa lỗi được cải thiện.

Nhưng không chỉ các công ty và trường đại học Mỹ đang cố gắng hiểu cách để giảm thiểu các lỗi đã hạn chế tiềm năng của máy tính lượng tử. Trong 15 năm qua, các nhà vật lý