Nga vừa công bố một chương trình đầu tư khoảng 50 tỷ rúp (790 triệu USD) để phát triển các công nghệ lượng tử có khả năng khai thác các cơ sở dữ liệu và tạo ra các mạng truyền thông cực kỳ an toàn.
Phó Thủ tướng Maxim Akimov đã công bố chương trình này vào ngày 6/12/2019 tại một diễn đàn công nghệ ở Sochi. “Đây là một sự thúc đẩy thực sự”, theo ông Mitchsey Fedorov, một nhà vật lý lượng tử tại Trung tâm lượng tử Nga (RQC), một cơ sở nghiên cứu tư nhân ở Skolkovo gần Moscow. “Nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch, sáng kiến này sẽ là một bước tiến lớn để đưa khoa học lượng tử Nga đạt đẳng cấp thế giới”.
Lợi thế lượng tử
Máy tính lượng tử sử dụng các hạt cơ bản, có thể tồn tại ở nhiều trạng thái lượng tử cùng một lúc, để thực hiện các phép tính. Về mặt lý thuyết, các bit lượng tử, hoặc qubit, có thể xử lý thông tin nhanh hơn theo cấp số nhân so với bit nhị phân - loại bit được sử dụng trong điện toán cổ điển. Các máy tính lượng tử thậm chí còn có thể dự đoán kết quả của các phản ứng hóa học, tìm kiếm trên các cơ sở dữ liệu lớn hoặc tìm thừa số nguyên tố của các số cực lớn (factor large number), giống như những máy tính được sử dụng trong mã hóa.
Công nghệ lượng tử đã nhận được sự hỗ trợ lớn của chính phủ ở một số quốc gia. Chương trình hàng đầu lượng tử trị giá 1 tỷ euro (1,1 tỷ USD) của Liên minh châu Âu, lần đầu tiên được công bố vào năm 2016, dự kiến sẽ sản xuất các dự án trình diễn công nghệ, như bộ xử lý lượng tử trên chip silicon, trong vài năm nữa. Đức đã công bố một sáng kiến lượng tử quốc gia trị giá 650 triệu euro vào tháng 8/2019. Chính phủ Trung Quốc và Hoa Kỳ cũng đang chi hàng tỷ USD cho các chương trình khoa học và công nghệ lượng tử. Cuộc đua đang diễn ra để tạo ra các máy tính lượng tử vượt trội hơn các máy cổ điển với những nhiệm vụ cụ thể. Các nguyên mẫu do Google và IBM phát triển đang tiến gần đến điểm giới hạn của sự mô phỏng máy tính cổ điển. Vào tháng 10/2019, các nhà khoa học tại Google tuyên bố rằng một bộ xử lý lượng tử với một công việc tính toán cụ thể đã đạt được lợi thế lượng tử như vậy.
Tuy nhiên thì hiện tại, Nga còn ở xa cột mốc này. “Chúng tôi chậm 5 đến 10 năm”, Fedorov nói, “rất nhiều tiềm năng còn ở đó và chúng tôi theo dõi rất sát những gì xảy ra ở nước ngoài”. Ilya Besedin, một kỹ sư tại Đại học KH&CN quốc gia ở Moscow, cho biết, “việc thiếu nguồn tài trợ đã khiến các nhà khoa học lượng tử ở Nga không thể cạnh tranh được với Google”.
Nhóm Besedin đã chế tạo một bộ xử lý lượng tử nguyên mẫu dựa trên các vật liệu siêu dẫn hoạt động trên hai qubit. Máy tính lượng tử Google Google hoạt động trên 53 qubit. Besedin nói rằng Nga đang bị tụt lại phía sau, nhưng sáng kiến lượng tử quốc gia có thể không phải là quá muộn.
“Chưa một ai tiến gần với khả năng tính toán lượng tử mà các ứng dụng thực tế yêu cầu”, ông cho biết. “Có rất nhiều thách thức về kỹ thuật và chúng tôi đang tìm kiếm những con đường mới để khám phá. Với sự hỗ trợ nghiêm túc của chính phủ, đây sẽ trở thành một cơ hội nghiên cứu rất thú vị ở Nga”.
Qubit từ quê nhà
Sáng kiến này được đưa ra khi khoa học lượng tử ở Nga bắt đầu hồi phục sau sự ra đi của các nhà nghiên cứu hàng đầu trong những năm 1990 và 2000, họ rời khỏi quê hương để tìm kiếm mức lương tốt hơn và cơ hội tài trợ nhiều hơn. Một số nhà vật lý lượng tử người Nga làm việc ở nước ngoài - bao gồm Mikhail Lukin và Eugene Demler, cả hai hiện đang làm việc tại Đại học Harvard ở Cambridge, Massachusetts - đều thuộc ban cố vấn quốc tế RQC. Những người khác, bao gồm Alexey Ustinov, một nhà vật lý vật chất đậm đặc tại Viện Công nghệ Karlsruhe ở Đức, đã nhận được tài trợ từ Chính phủ Nga để thành lập các nhóm nghiên cứu ở Nga. Và các nhà khoa học ở Nga cũng đã phát triển các phương pháp của riêng họ để xây dựng các máy tính lượng tử quy mô lớn, Ustinov cho biết. Các phòng thí nghiệm của Nga chưa thể cạnh tranh với Google, tuy nhiên, sáng kiến này là một khởi đầu đầy hứa hẹn để thúc đẩy mức độ nghiên cứu lượng tử ở Nga, Ustinov khẳng định. Chúng ta hãy cứ chờ xem.
Nhưng Peter Zoller, một nhà khoa học lượng tử tại Đại học Innsbruck, Áo, đặt ra câu hỏi liệu sáng kiến này có đủ để thu hút các nhà khoa học trẻ tài năng vào nghiên cứu và công nghệ lượng tử hay không. Xây dựng lại niềm tin vào hệ thống khoa học của Nga và tái lập truyền thống giáo dục của đất nước, Zoller cho biết, sẽ khó khăn hơn nhiều so với việc công bố một sự thúc đẩy cho nghiên cứu lượng tử.