Người đi tiên phong đằng sau một kế hoạch quốc gia mới nói rằng kế hoạch này có thể giúp Hoa Kỳ cạnh tranh – và giải quyết được sự thiếu hụt đáng ngại về lực lượng kỹ sư lượng tử.

Máy tính lượng tử hứa hẹn sẽ làm biến đổi tình hình an ninh máy tính, tài chính và nhiều lĩnh vực khác bằng cách giải quyết các vấn đề nhất định nhanh hơn nhiều so với các máy thông thường. Để mở ra tiềm năng đó, chính phủ Hoa Kỳ vừa thông qua một dự luật nhằm thúc đẩy ngành công nghiệp điện toán lượng tử khả thi.

Christopher Monroe đến từ Đại học Maryland nói với khán giả tại EmTech, một cuộc hội thảo do tạp chí MIT Technology Review tổ chức rằng Hoa Kỳ cần một thế hệ kỹ sư mới, được đào tạo về các mặt của vật lý lượng tử cũng như các nguyên tắc của kỹ thuật máy tính nhằm giúp tạo ra các máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề trong thế giới thực.

Giáo sư Christopher Monroe, Đại học Maryland

Đó là lý do tại sao Monroe đã giúp soạn thảo Đạo luật Sáng kiến Lượng tử Quốc gia, một dự luật vừa được thông qua vào tháng 9, trong đó Đạo luật này sẽ thiết lập một chương trình liên bang nhằm thúc đẩy việc nghiên cứu và đào tạo về điện toán lượng tử. Đạo luật này sẽ chi 1,275 tỷ USD để giúp tài trợ cho một số trung tâm xuất sắc giúp đào tạo nhiều kỹ sư lượng tử.

Monroe cũng là đồng sáng lập của IonQ, một trong những công ty khởi nghiệp hiện đang chạy đua phát triển các máy tính lượng tử có thể sử dụng được. Những công ty khởi nghiệp này hiện gặp khó khăn trong việc tìm kiếm các kỹ sư để giúp họ phát triển và thương mại hóa các hệ thống có thể mở rộng. “Chúng tôi cần các kỹ sư hệ thống lượng tử”, Monroe cho biết. “Chúng tôi cần lực lượng lao động đó”.

Các máy tính lượng tử hoạt động theo một cách hoàn toàn khác biệt so với các máy tính thông thường. Trong một máy tính thông thường, các bit thông tin được biểu diễn bằng cách sử dụng hoặc là số 1 hoặc số 0. Nhưng trong lĩnh vực lượng tử, vật chất hoạt động theo những cách kỳ lạ. Các bit lượng tử, hoặc qubit, được tạo ra và được điều khiển bằng cách sử dụng sự chồng chất và liên đới, có thể thực hiện một số loại phép tính rất nhanh chóng trên một lượng lớn dữ liệu.

Về lý thuyết, một cỗ máy lượng tử chỉ với vài trăm qubit có thể thực hiện các phép tính mà các phần cứng truyền thống không thể thực hiện được.

Tuy nhiên, trong thực tế, việc nâng cấp quy mô những hệ thống này rất khó khăn vì những hệ thống này rất nhạy cảm với nhiễu. Các máy tính lượng tử lần đầu tiên được đề xuất cách đây nhiều thập kỷ nhưng việc nghiên cứu về công nghệ này đã tiến triển với tốc độ rất chậm.

Các công ty khởi nghiệp và các hãng công nghệ lớn hiện đang chạy đua phát triển các máy tính lượng tử mạnh mẽ hơn. IonQ đang phát triển các máy tính của mình bằng cách sử dụng các ion bị bị giữ với các điện trường. Một số hãng khác, bao gồm Google, IBM và Rigetti, đang phát triển các máy tính lượng tử sử dụng các mạch siêu dẫn. Rigetti gần đây đã chứng minh một dịch vụ đám mây lượng tử mới.

Theo Monroe, kế hoạch quốc gia mới này cũng sẽ giúp Hoa Kỳ có khả năng cạnh tranh quốc tế. Trung Quốc đang rót hàng tỷ đô la vào các dự án điện toán lượng tử của mình. Bức tranh quốc tế đặc biệt quan trọng vì các công nghệ này hứa hẹn sẽ trở nên hữu ích cho việc phá vỡ — nhưng cũng đảm bảo — các kênh truyền thông.

Monroe dự đoán rằng trong vòng 5 năm tới, các máy tính lượng tử sẽ có khả năng thực hiện các tính toán mà những phần cứng thông thường không thể xử lý được. Nhưng vẫn còn chưa rõ chính xác rằng các hệ thống ban đầu này sẽ hữu ích như thế nào vì chúng sẽ chỉ có khả năng thực hiện một số loại tính toán nhất định.

Việc tìm ra cách sử dụng những cỗ máy này về sau sẽ khiến số lượng các kỹ sư phần mềm lượng tử gia tăng. “Khi chúng tôi phát triển chúng, chúng sẽ trở nên hữu ích cho một cái gì đó”, Monroe nói.

Hoài Thu

Lược dịch MIT Technology Review


Tác giả Will Knight: Biên tập viên cao cấp về mảng Trí tuệ nhân tạo của tạp chí công nghệ uy tín MIT Technology Review. Ông phụ trách các bài viết bao gồm những tiến bộ mới nhất về AI và các lĩnh vực liên quan, bao gồm Học máy, lái xe tự động và robot. Ông gia nhập MIT Technology Review vào năm 2008 sau khi chuyển công tác từ New Scientist – tạp chí khoa học hàng tuần của Anh.