Điện toán lượng tử là ngành công nghệ đầy hứa hẹn nhưng cũng rất khó để nắm giữ. Nó có khả năng thúc đẩy nghiên cứu khoa học và chuyển đổi các ngành công nghiệp dùng dữ liệu lớn từ dược phẩm, tài chính đến hậu cần và năng lượng xanh.

Baidu, công ty tiên phong về Internet của Trung Quốc đã tuyên bố chế tạo thành công máy tính lượng tử hồi cuối tháng 8, với khả năng thực hiện các phép tính có tốc độ vượt xa máy tính điện tử thông thường.

Bước đột phá này tiếp nối những dự án gần đây của Google, IBM và nhiều công ty khác ở Mỹ, những tên tuổi hàng đầu thế giới trong lĩnh vực công nghệ lượng tử. Mỹ, Đức, Pháp và Ấn Độ đã khẳng định tài trợ hàng tỷ USD cho nghiên cứu công nghệ lượng tử vài năm tới. Trong khi đó, Trung Quốc, không công bố con số cụ thể về khoản đầu tư của mình.

Trong sự kiện ra mắt máy tính lượng tử của Baidu, Yu Dapeng, Hiệu trưởng Viện Khoa học và Kỹ thuật Lượng tử ở Thâm Quyến, đã nói về những trở ngại do Mỹ đặt ra. "Có rất nhiều bên tham gia lĩnh vực lượng tử, nhưng rất khó tìm thấy sự đổi mới và sáng tạo từ họ", ông cho hay.

Một số chuyên gia phân tích độc lập cho rằng tiến bộ về công nghệ lượng tử của Trung Quốc đã mang lại lợi ích chung cho toàn ngành. Tuy nhiên một số hạn chế từ bên ngoài có thể làm chậm tốc độ tiến bộ của khoa học. Các thống kê cho thấy hơn một nửa bài báo về kết quả nghiên cứu lượng tử có sự hợp tác quốc tế. Các nhà khoa học Mỹ là đồng tác giả với nhà khoa học Trung Quốc trong nhiều báo cáo ngành.

So với Mỹ, Trung Quốc đi sau trong lĩnh vực điện toán lượng tử nhưng lại đang có cách tiếp cận hiệu quả. Bước đầu, họ tìm cách thống trị một lĩnh vực liên quan là truyền thông lượng tử nhằm phát triển thuật toán mã hóa gần như không thể bị bẻ khóa. Sau khi tiên phong xây dựng mạng Internet "chống hack", Bắc Kinh đã chuyển sự chú ý sang tính toán lượng tử. Ngày càng có nhiều dự án nghiên cứu và đột phá mới đến từ Trung Quốc.

Thống kê từ đầu năm 2021 của Valuenex cho thấy, Trung Quốc nắm giữ hơn 3.000 bằng sáng chế liên quan đến công nghệ lượng tử, nhiều gấp đôi so với Mỹ và gấp ba lần Nhật Bản.

Những bước tiến mới của Trung Quốc đã khiến Nhà Trắng phải dè chừng. Năm 2021, Bộ Thương mại Mỹ ra lệnh cấm xuất khẩu thiết bị công nghệ cao cho 8 công ty và phòng thí nghiệm của Trung Quốc với lý do nghi ngờ liên quan đến việc xây dựng các ứng dụng quân sự dựa trên lượng tử. Các biện pháp kiểm soát xuất khẩu rộng đối với thiết bị sản xuất chip silicon tiên tiến cũng ảnh hưởng đến các máy tính lượng tử.

Trong khi đó, các học giả Mỹ cho biết sinh viên Trung Quốc gặp khó khăn khi xin thị thực để thực hiện nghiên cứu lượng tử ở Mỹ. Scott Aaronson, Giám đốc Trung tâm Thông tin Lượng tử tại Đại học Texas, Austin nói: "Sinh viên hoặc các nhà nghiên cứu Trung Quốc không thể nói họ đang làm về lượng tử".

Rất nhiều nghiên cứu vẫn phải thực hiện trước khi máy tính lượng tử phát huy hết tiềm năng của chúng. Các nhà nghiên cứu ước tính việc xây dựng một máy tính lượng tử đủ mạnh để đánh bại các giao thức mã hóa dữ liệu sẽ đòi hỏi hàng triệu qubit, một con số có khả năng phải mất một thập kỷ hoặc hơn để chế tạo.

IBM, công ty dẫn đầu ngành hiện nay, đã phát triển máy tính lượng tử với 127 qubit. Baidu cho biết Qian Shi có 10 qubit, đồng thời có kế hoạch phát hành một máy 36 qubit vào năm 2023. Cuối năm ngoái, Trung Quốc công bố Jiuzhang 2 với 66 qubit, nhanh gấp 10 triệu lần siêu máy tính "khủng" nhất khi đó và mạnh hơn Sycamore 55 qubit của Google từ năm 2019.

Cộng đồng khoa học cũng đang tranh luận rằng các thiết bị điện toán lượng tử có thể chuyển từ phòng thí nghiệm sang lĩnh vực thương mại hóa không. Các bằng chứng toán học chỉ ra máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề mà ngay cả những siêu máy tính cũng phải mất hàng nghìn hoặc hàng triệu năm để giải quyết.

Máy tính lượng tử đạt được tốc độ phi thường bằng cách sử dụng thứ gọi là bit lượng tử hoặc qubit. Với máy tính thông thường, dữ liệu được mã hóa thành số nhị phân (bit) và gán cho hai giá trị tương ứng là 0 và 1. Nó chỉ có thể nhận được một trong hai giá trị 0 hoặc 1. Trong khi đó, máy tính lượng tử cho phép các hạt hạ nguyên tử tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái, tồn tại trong khoảng từ 0 tới 1, hoặc cả hai cùng lúc. Nhờ đó, hệ thóng đạt hiệu quả vượt trội trong việc xử lý các phép tính nhất định, như các phép tính cần thiết để mô phỏng thế giới vật chất hoặc tối ưu hóa quy trình kinh doanh.

Các nhà khoa học kỳ vọng máy tính lượng tử có thể giúp nhà sản xuất dự đoán phản ứng hóa học phức tạp, hay đẩy nhanh tiến độ bào chế các loại thuốc mới bằng cách mô phỏng những quá trình đa dạng. Tuy nhiên, rủi ro của công nghệ này là khả năng đánh bại hình thức mã hóa tiêu chuẩn được sử dụng để bảo mật thông tin liên lạc trên toàn thế giới. Đây là mối quan tâm lớn đối với các tổ chức tài chính cũng như các quốc gia trong việc duy trì thông tin tình báo và bí mật quân sự. Các nhà vật lý lượng tử cho biết, chính khả năng đáng sợ này cùng nỗi sợ bị bỏ lại đã đã thúc đẩy sự quan tâm và đầu tư của chính phủ vào công nghệ trên toàn cầu.