“Cơn sốt” lượng tử ở châu Âu

Sau giai đoạn thăm dò thì cuối cùng vào tháng 10/2019, châu Âu đã lựa chọn chương trình Công nghệ lượng tử với mục tiêu phát triển các máy tính lượng tử, có năng lực tính toán theo cấp số nhân so với những siêu máy tính mà chúng ta có hiện nay là một trong những dự án lá cờ đầu, góp phần giữ vị trí dẫn đầu của châu Âu trên toàn cầu.

Vào những ngày đầu thì mọi chuyện cũng không hẳn đã suôn sẻ. Tommaso Calarco của Trung tâm Helmholtz tại Jülich, Đức, nói: “Có dư luận lo ngại rằng châu Âu đang tụt hậu so với Mỹ và chúng ta đang để lỡ ‘cơn sốt’ lượng tử toàn cầu. Nhưng giờ đây, sau một năm công bố khoản đầu tư công vào nghiên cứu lượng tử ở châu Âu, đã có nhiều bằng chứng cho thấy một “đoàn quân lượng tử” đã hình thành ở châu lục này”. Tommaso Calarco nhận xét: “Ở mọi hội thảo mà tôi tham dự, tôi đều thấy ít nhất một vài gương mặt mới mà tôi chưa từng gặp trước đây.”

Kai Bongs – giáo sư vật lý và thiên văn học tại trường Đại học Birmingham, Anh và là một trong những người tham gia dự án lượng tử, cho biết một cuộc chạy đua phát triển các cỗ máy lượng tử một cách hoàn thiện bao gồm các công nghệ chính đóng vai trò trọng yếu trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Là một nhà nghiên cứu chính tại Trung tâm Công nghệ lượng tử cho cảm biến và tính toán thời gian của Anh, Kai Bongs đang quan sát sự phát triển của các cảm biến hấp dẫn lượng tử hay thiết bị đo trọng lực có khả năng dự báo trọng trường trái đất tại một địa điểm nhất định với độ nhạy đặc biệt và tốc độ nhanh gấp 10 lần các thiết bị hiện hành. Trung tâm này hiện đang tập trung vào phát triển các ứng dụng trong các lĩnh vực địa vật lý, định vị, chụp hình ảnh não và tính toán thời gian chính xác. “Mỗi ứng dụng trong đó đều có tiềm năng đem lại những lợi ích kinh tế và xã hội đầy ý nghĩa”, ông nói. Những hợp tác với ngành công nghiệp để phát triển các cám biến lượng tử đều được ‘trui rèn” trong một môi trường thương mại.

Anh vẫn đang trong những bước đầu phát triển các công nghệ lượng tử, một thành quả từ chương trình quốc gia trị giá 270 triệu bảng bắt đầu từ năm 2013. Chính phủ Anh mới loan báo tăng thêm một khoản đầu tư trị giá 94 triệu bảng trong pha hai của nghiên cứu, được thực hiện tại các trung tâm lượng tử ở các trường Đại học Birmingham, Glasgow, Oxford và York. Trung tâm ở Birmingham của Kai Bongs nhận được 23,5 triệu bảng.

Qua dự án do chính phủ đầu tư, các trung tâm này đã thiết lập được mối hợp tác giữa 26 trường đại học và 100 đối tác ngành công nghiệp. Chính phủ Anh nói, việc triển khai dự án đã góp phần thu hút được 200 triệu bảng đầu tư từ các công ty tư nhân.

Một trong số đó là Quantonation, công ty mà nhà sáng lập Christophe Jurczak nhấn mạnh có thể là quỹ đầu tiên mạo hiểm đầu tiên của châu Âu chỉ dành cho lượng tử. Họ đang rót vốn cho các công ty phát triển giai đoạn đầu “thứ công nghệ vật lý chuyên sâu này”, trong đó có KETS Quantum - một công ty spinoff từ trường Đại học Bristol, và Pasqal – công ty máy tính lượng tử đầu tiên của Pháp. “Tôi nhận thấy mọi thứ bắt đầu chuyển động”, Jurczak nói. “Tuy nhiên đã có những tín hiệu đầu tiên cho thấy công nghệ lượng tử đang phát triển thành những thứ lớn hơn người ta vẫn nghĩ.” Anh vốn là một tiến sỹ vật lý lượng tử, trở lại Paris và bắt đầu thành lập quỹ cùng hai người bạn khác vào năm ngoái. “Không quá sớm cũng chẳng quá muộn”, anh nói hàm ý đến động thái mới của Chính phủ Pháp: lên kế hoạch cho một chiến lược phát triển lượng tử như một phần của các nỗ lực phát triển khoa học đỉnh cao của Tổng thống Emmanuel Macron để đưa Pháp thành quốc gia công nghệ. So với dự án đầu tư của Anh thì Pháp chậm chân mất 6 năm.

“Tôi muốn nhìn thấy nhiều kinh phí đổ vào đầu tư cho lượng tử”, Jurczak nói. Anh còn muốn nhiều khóa đào tạo về lượng tử được mở nhiều hơn bởi nguồn nhân lực lượng tử còn quá ít, cần tạo ra cuộc cạnh tranh cho các nhà nghiên cứu và các kỹ sư trong lĩnh vực này. “Thiếu hụt nhân lực ở khắp mọi nơi. Các chính phủ phải bắt tay vào các khóa tập huấn và đào tạo các thạc sỹ lượng tử mới. Tuy nhiên vẫn cần đầu tư nhiều tiền hơn nữa cho nghiên cứu cơ bản về lượng tử”, anh nhận xét thêm.

Calarco là đồng tác giả của “Tuyên ngôn lượng tử” ra đời năm 2016, vốn là yếu tố thúc đẩy EU đầu tư cho dự án lá cờ đầu này. Hiện anh đang đề xuất một kế hoạch với Liên minh châu Âu để đầu tư thêm hàng trăm triệu euro cho cơ sở hạ tầng lượng tử.

Dường như mọi việc có vẻ thuận lợi hơn với Anh, ví dụ ở Birmingham, Kai Bongs đang hợp tác với 73 công ty về 109 dự án cảm biến với các ứng dụng như kỹ thuật xây dựng dân dụng và chẩn đoán hình ảnh y khoa. Ví dụ, các cảm biến lượng tử có thể giúp các kỹ sư và thanh tra có khả năng nhìn sâu dưới mặt đất, tăng thêm khả năng thi công của các dự án xây dựng lớn. “Khi làm những con đường bộ mới hay đường sắt mới, phương pháp truyền thống là khoan các lỗ để tìm xem dưới đó có các hệ thống khai mỏ, các đường hầm tự nhiên hay không, thật tốn tiền bạc và thời gian”, Bongs giải thích.

Tương tự, Trung tâm lượng tử Glasgow đang tập trung vào nghiên cứu camera kỹ thuật số có khả năng bắt được các photon nhanh hơn 10.000 lần với camera hiện hành, và cả những camera có khả năng soi vào tận mọi góc ngách, xuyên qua cả khói. Nơi đây đang ươm tạo ba startup: QLM – phát triển cảm biến đặt trên máy bay không người lái có khả năng dò và phát hiện sự rò rỉ khí methane gần như ngay lập tức; Raycal – nơi tư vấn về các dịch vụ công nghệ lượng tử; Sequestim – nghiên cứu về công nghệ hình ảnh cho các ứng dụng hình ảnh an ninh.

Khó khăn lớn nhất hiện nay của Anh cũng như EU là Brexit. Một số công ty không muốn chờ đợi Brexit sẽ thực sự diễn ra như thế nào, ví dụ một nhóm nghiên cứu dẫn đầu về lượng tử đã rời Anh tới Silicon Valley để thành lập start-up mang tên PsiQ và ngay lập tức nhận được nhiều vốn đầu tư. Một số nhà khoa học hàng đầu cũng chuẩn bị rời Anh tới EU hoặc Mỹ. Tuy nhiên Kai Bongs cho rằng “Tôi không lo ngại về điều này. Không có nhiều quốc gia đầu tư cho lượng tử tốt như Anh.”