Các tập đoàn lớn đẩy mạnh đầu tư để thương mại hóa máy tính lượng tử

Trong khi IBM lên kế hoạch đầu tư hơn 10 tỷ USD vào lĩnh vực này trong 5 năm tới, Google và Quantinuum đang chạy đua công nghệ nhằm giảm thiểu lỗi để đưa máy tính lượng tử vào thực tế.

Các nỗ lực nhằm đẩy nhanh quá trình thương mại hóa máy tính lượng tử đang tiếp diễn mạnh mẽ. Trong khi các tập đoàn toàn cầu như Google và Quantinuum đang cạnh tranh công nghệ để giảm thiểu lỗi, IBM đã quyết định đầu tư hơn 10 tỷ USD vào lĩnh vực tính toán lượng tử trong 5 năm tới. Intel cũng bắt đầu xây dựng cấu trúc kinh doanh từ phần cứng đến phần mềm thông qua việc thâu tóm một công ty phần mềm lượng tử. Tại Hàn Quốc, LG CNS đã bắt tay với D-Wave nhằm chuyển đổi các ứng dụng lượng tử từ giai đoạn kiểm chứng khái niệm (PoC) sang giai đoạn vận hành, đồng thời Chính phủ cũng đang thúc đẩy sửa đổi nghị định để đưa ngành công nghiệp lượng tử vào đối tượng hỗ trợ của Quỹ Tăng trưởng Quốc gia.

Google và Quantinuum cạnh tranh giảm lỗi lượng tử... IBM đầu tư 10 tỷ USD

Máy tính lượng tử là thiết bị sử dụng các đặc tính của cơ học lượng tử để tính toán các vấn đề phức tạp. Khác với máy tính truyền thống sử dụng bit để lưu trữ giá trị 0 hoặc 1, máy tính lượng tử sử dụng qubit có thể tồn tại ở trạng thái "chồng chập", tức là sự kết hợp của cả 0 và 1 theo một tỷ lệ nhất định. Khi số lượng qubit tăng lên, số lượng trạng thái có thể biểu diễn sẽ tăng theo cấp số nhân. Tuy nhiên, theo AWS, hiện tại chưa có máy tính lượng tử nào có thể xử lý các tác vụ hữu ích nhanh hơn và rẻ hơn so với máy tính cổ điển.

Rào cản lớn nhất đối với việc ứng dụng thực tế là lỗi. Các qubit rất nhạy cảm với môi trường bên ngoài và dễ dàng mất đi trạng thái lượng tử, hiện tượng này được gọi là "mất liên kết". Để ngăn chặn lỗi, cần phải thực hiện hiệu chỉnh lỗi bằng cách chia nhỏ một thông tin vào nhiều qubit. Do đó, các doanh nghiệp toàn cầu đang tập trung phát triển các công nghệ liên quan như ức chế lỗi.

Ngày 15 (giờ địa phương), Google Quantum AI, tổ chức nghiên cứu và phát triển máy tính lượng tử của Google, cho biết họ đã thành công trong việc giải quyết một trong những nút thắt cổ chai của tính toán lượng tử. Để máy tính lượng tử đa năng chạy được các chương trình hữu ích, cần có "trạng thái ma thuật" (magic state) dùng cho các phép toán khó thực hiện trên máy tính cổ điển. Tuy nhiên, trạng thái này cần được tạo ra với chất lượng cao thông qua việc sửa lỗi và không thể tái sử dụng sau khi dùng, dẫn đến việc tiêu tốn nguồn lực lớn. Một số ước tính cho thấy tới 95% tổng công suất của máy tính lượng tử có thể bị tiêu tốn chỉ để tạo ra trạng thái ma thuật, khiến không còn nhiều dư địa cho các phép toán thực tế.

Phương pháp mà Google áp dụng cho vấn đề này là "nuôi dưỡng trạng thái ma thuật" (magic state cultivation) - một lý thuyết được các nghiên cứu viên của hãng đưa ra vào năm 2024. Đây là phương pháp lọc, đưa các trạng thái lẫn nhiễu vào một vùng nhỏ của chip lượng tử và thực hiện một loạt phép đo để kiểm tra lỗi nhằm loại bỏ các nỗ lực bị lỗi. Theo Google, kỹ thuật này đã giảm lỗi khoảng 40 lần so với phương pháp trước đó, và trạng thái T (một loại trạng thái ma thuật) sau khi qua hiệu chỉnh lỗi đã đạt mức khớp 99,99% với trạng thái lý tưởng.

Quantinuum ngày 19 thông báo đã thiết lập kỷ lục thế giới mới khi đạt được độ trung thực logic 99,9995% trên máy tính thương mại Helios sử dụng kiến trúc sửa lỗi của mình. Mức độ này tương đương với việc chỉ xuất hiện 5 lỗi trong 1 triệu phép tính. Theo Quantinuum, kết quả này có tỷ lệ lỗi thấp hơn 10 lần so với kỷ lục mà công ty thiết lập vào tháng trước, và thấp hơn 100 lần so với kết quả cao nhất của tất cả các phương pháp phần cứng được Google Quantum AI công bố trên hệ thống siêu dẫn. Vào tháng 9, Quantinuum cũng từng trình diễn hiệu suất tính toán và bộ nhớ logic trên cùng phần cứng Helios bằng cách áp dụng kiến trúc sửa lỗi tương tự vào mã "Helix". Lần này, họ đã thay đổi mã thành "mã màu" (color code) trên cùng phần cứng đó để đạt được tỷ lệ lỗi logic thấp hơn nữa.

Ngoài ra, Quantinuum cũng xác nhận rằng trong nghiên cứu lần này, mỗi khi tăng khoảng cách mã, lỗi logic còn lại giảm 12 lần, cho thấy hiệu quả ức chế lỗi càng lớn khi mã càng lớn. Quantinuum cho biết hiệu suất này đã tiệm cận phạm vi mục tiêu của máy tính lượng tử chịu lỗi đa năng "Apollo" dự kiến ra mắt vào năm 2029.

Vào tháng 6 vừa qua, IBM đã công bố kế hoạch đầu tư hơn 10 tỷ USD vào tính toán lượng tử trong 5 năm tới. Khoản đầu tư này sẽ được sử dụng cho nghiên cứu và phát triển, đầu tư thiết bị, mở rộng sản xuất, hợp tác hệ sinh thái và mua lại các công ty. Trọng tâm của lộ trình này là ra mắt máy tính lượng tử chịu lỗi "Starling" vào năm 2029. Theo IBM, Starling đặt mục tiêu thực hiện số lượng phép toán nhiều gấp 20.000 lần so với các hệ thống hiện tại. IBM đã cung cấp hơn 90 hệ thống lượng tử trên toàn thế giới, bao gồm cả Yonsei University và The University of Tokyo, và các hợp đồng khách hàng ký kết cho các chương trình lượng tử kể từ năm 2017 đã vượt quá 1,1 tỷ USD. Với sự hỗ trợ từ Bộ Thương mại Hoa Kỳ, IBM cũng đã thành lập Anderon, công ty chuyên về xưởng đúc wafer lượng tử đầu tiên trên thế giới.

IonQ đã ký kết thỏa thuận hợp tác ba bên với Viện Thông tin Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KISTI) và NVIDIA tại San Jose, Hoa Kỳ vào tháng 3 để hợp tác công nghệ lai giữa máy tính lượng tử và tính toán hiệu năng cao (HPC). Thỏa thuận này là một phần của dự án xây dựng hệ thống dịch vụ và ứng dụng máy tính lượng tử do Bộ Khoa học và Công nghệ Thông tin hỗ trợ, trong đó IonQ sẽ cung cấp máy tính lượng tử bẫy ion thế hệ tiếp theo mang tên 'Tempo' cho KISTI. Tempo, với cấp độ 100 qubit, đã hiện thực hóa độ trung thực cao và thời gian duy trì trạng thái lượng tử (thời gian qubit duy trì trạng thái lượng tử mà không bị mất) dài nhờ công nghệ ion Bari, và được thiết kế với mục tiêu hiệu suất 64 qubit thuật toán (#AQ 64), một chỉ số thể hiện mức độ chính xác khi thực hiện các thuật toán. IonQ và KISTI có kế hoạch xây dựng môi trường tính toán lai lượng tử-HPC bằng cách kết nối vật lý Tempo với siêu máy tính quốc gia số 6 'Hangang' dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào nửa cuối năm nay.

Intel đã ký kết hợp đồng mua lại cuối cùng với công ty phần mềm máy tính lượng tử Classiq và bắt đầu xây dựng nền tảng máy tính lượng tử full-stack. Vào ngày 26, Intel tuyên bố sẽ kết hợp nền tảng tổng hợp của Classiq với công nghệ chế tạo qubit spin và phần mềm hiện có của mình để tạo ra một nền tảng full-stack thân thiện với người dùng. Mục tiêu là tạo nền tảng để công nghệ lượng tử có thể phát triển thành một ngành kinh doanh tính toán chủ lưu.

Điều mà Intel muốn đạt được từ Classiq là một nền tảng phần mềm thiết kế thuật toán lượng tử (nền tảng tổng hợp thuật toán lượng tử). Theo Intel, khoảng 40 năm trước, các phần mềm Tự động hóa thiết kế điện tử (EDA) và Thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) đã tách biệt chức năng thiết kế chip khỏi sự phức tạp của phần cứng, làm thay đổi phương thức tính toán hiện có, và nền tảng tổng hợp thuật toán lượng tử của Classiq đóng vai trò tương tự trong máy tính lượng tử. Nó có thể được sử dụng bất kể phương pháp qubit hay phần cứng nào, và Intel tin rằng phải có sự trừu tượng hóa cấp cao như vậy thì máy tính lượng tử mới có thể trở thành nền tảng tính toán chủ lưu vượt ra ngoài các mạch tùy chỉnh của người dùng và các ứng dụng riêng lẻ.

Thông qua sự kết hợp này, Intel sẽ có thể bổ sung bộ xử lý lượng tử (QPU) vào danh mục sản phẩm tính toán bao gồm CPU, GPU, ASIC, v.v. Ngay cả sau giao dịch, công ty cũng có kế hoạch tiếp tục hỗ trợ việc tích hợp đa nền tảng hiện có của Classiq và cung cấp phần mềm không bị ràng buộc bởi các phương pháp qubit hay phần cứng cụ thể để tạo ra hệ sinh thái phần mềm lượng tử. Giao dịch phải đáp ứng sự phê duyệt của các cơ quan quản lý và các điều kiện hoàn tất thông thường, dự kiến sẽ hoàn tất vào nửa đầu năm 2027.

Nir Minerbi, đồng sáng lập kiêm CEO của Classiq, cho biết: "Chúng tôi đã tập trung vào việc làm cho máy tính lượng tử trở nên thực tế và dễ tiếp cận bằng cách hỗ trợ các nhà phát triển và doanh nghiệp không có chuyên môn thiết kế mạch lượng tử có thể tạo ra các ứng dụng lượng tử có khả năng mở rộng. Thông qua sự hợp tác, Intel và Classiq sẽ có thể tối đa hóa lợi ích của máy tính lượng tử và đẩy nhanh việc áp dụng nó."

Ngay sau thông báo của Intel, vào ngày 27, các cổ phiếu liên quan đến máy tính lượng tử đã đồng loạt tăng trên thị trường chứng khoán New York. XNDU tăng mạnh nhất với 14,84%, tiếp theo là INFQ tăng 12,86%, ARQQ tăng khoảng 10,71%, RGTI tăng 8,74%, BTQ tăng 8,21%, LAES tăng 7,24%, và QUBT tăng 7,18%. Tại thị trường chứng khoán trong nước, các cổ phiếu liên quan đến mật mã và máy tính lượng tử cũng đã tăng hai ngày liên tiếp vào ngày 27-28. Theo Korea Exchange, ICTK ghi nhận mức tăng 24,23%, XGATE tăng 20,38%, Korea Advanced Materials tăng 13,46%, và Dream Security tăng 12,99%.

Tại Hàn Quốc, một công ty dịch vụ IT và AI đã bắt tay với một nhà sản xuất máy tính lượng tử. Vào ngày 28, LG CNS và D-Wave đã ký kết biên bản ghi nhớ (MOU) nhằm sử dụng máy tính lượng tử để giải quyết các vấn đề tối ưu hóa của doanh nghiệp tại hội nghị Qubits Asia của D-Wave được tổ chức tại Seoul.

Trọng tâm của sự hợp tác là chuyển các ứng dụng lượng tử vốn đang dừng lại ở giai đoạn chứng minh khái niệm sang giai đoạn vận hành thực tế. Kế hoạch là kết hợp công nghệ máy tính lượng tử annealing của D-Wave với năng lực tối ưu hóa toán học và kinh nghiệm tích hợp hệ thống của LG CNS để phát triển các ứng dụng cho khách hàng trong các lĩnh vực sản xuất, viễn thông, tài chính, bán lẻ và tìm kiếm cơ hội cùng tiến ra thị trường.

Vai trò của LG CNS là chuyển đổi các vấn đề của khách hàng thành dạng mà công nghệ lượng tử có thể giải quyết được. Công ty đã tích lũy kinh nghiệm tối ưu hóa toán học trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả lĩnh vực sản xuất và công cộng, đồng thời sở hữu năng lực thực hiện toàn bộ quy trình từ định nghĩa vấn đề, mô hình hóa toán học, kiểm chứng thuật toán đến triển khai thực tế. Công ty cũng đang nghiên cứu ứng dụng tối ưu hóa toán học và máy tính lượng tử vào các vấn đề công nghiệp thực tế như tái tạo/kiểm tra hình ảnh và phát hiện bất thường dưới lòng đất. LG CNS bày tỏ quan điểm rằng thông qua sự hợp tác này, họ sẽ kết nối máy tính lượng tử với việc giải quyết vấn đề của khách hàng và các cơ hội kinh doanh mới, đồng thời đẩy nhanh việc thương mại hóa các dịch vụ liên quan.

D-Wave là bên cung cấp công nghệ lượng tử. Các vấn đề tối ưu hóa như lịch trình sản xuất nhà máy, lộ trình giao hàng, phân bổ nguồn lực thường trở nên khó tìm ra lời giải tốt trong thời gian vận hành khi số lượng biến số và điều kiện ràng buộc tăng lên, nhưng công nghệ annealing của D-Wave được thiết kế để giải quyết những vấn đề này. Thông qua sự hợp tác lần này, D-Wave đặt mục tiêu cung cấp khả năng cắt giảm chi phí, nâng cao hiệu quả và phản ứng nhanh chóng với những thay đổi của môi trường cho khách hàng của LG CNS.

Alan Baratz, CEO của D-Wave, cho biết: "Công nghệ điện toán lượng tử annealing cấp thương mại của D-Wave đã và đang mang lại kết quả kinh doanh thực tế cho khách hàng". Ông cũng nói thêm: "Dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về cả các vấn đề tối ưu hóa mà doanh nghiệp cần giải quyết và các hệ thống mà những giải pháp này phải vận hành, LG CNS có kế hoạch kết hợp năng lực công nghệ và chuyên môn của mình để hỗ trợ các doanh nghiệp tại Hàn Quốc cũng như trên toàn thế giới vượt qua giai đoạn xem xét áp dụng điện toán lượng tử, tiến tới xây dựng các ứng dụng tạo ra giá trị kinh doanh thực tế."

Trong bối cảnh các liên minh và thương vụ mua lại trong lĩnh vực điện toán lượng tử đang diễn ra liên tục ở khu vực tư nhân, Chính phủ cũng đang chuẩn bị cơ sở để đưa tài chính chính sách vào ngành công nghiệp lượng tử. Vào ngày 22, Ủy ban Dịch vụ Tài chính đã thông báo lập pháp về dự thảo sửa đổi Nghị định thi hành Luật Ngân hàng Phát triển Hàn Quốc nhằm bổ sung ngành hàng không vũ trụ và ngành lượng tử vào đối tượng hỗ trợ của Quỹ Tăng trưởng Quốc gia. Thời hạn thông báo lập pháp là từ ngày hôm nay đến ngày 1 tháng 12.

Bản sửa đổi nội dung này nhằm thay đổi Khoản 2 Điều 28-6 của Nghị định thi hành để mở rộng phạm vi ngành nghề của Quỹ Công nghiệp Chiến lược Tiên tiến. Trong báo cáo công việc nửa cuối năm vào ngày 15 tháng 7 vừa qua, Ủy ban Dịch vụ Tài chính đã công bố sẽ mở rộng đối tượng hỗ trợ của Quỹ Tăng trưởng Quốc gia từ 12 ngành công nghiệp chiến lược tiên tiến hiện tại sang các ngành như hàng không vũ trụ, và sau khi trải qua đợt thu thập ý kiến lần thứ nhất từ các bộ ngành liên quan, dự thảo sửa đổi lần này đã được chuẩn bị. Các ngành công nghiệp được hỗ trợ hiện tại bao gồm bán dẫn, pin thứ cấp, màn hình, sinh học, robot, trí tuệ nhân tạo, vắc-xin, phương tiện vận tải tương lai, hydro, nội dung, khoáng sản cốt lõi, v.v.

Ủy ban Dịch vụ Tài chính giải thích rằng các đối tượng bổ sung là những ngành có tầm quan trọng chiến lược quốc gia cao và cần đầu tư quy mô lớn, dài hạn. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ bao gồm vệ tinh, kinh tế mặt trăng, tên lửa đẩy và máy bay dân dụng; trong lĩnh vực lượng tử bao gồm điện toán lượng tử, truyền thông mật mã lượng tử và cảm biến lượng tử. Quỹ Tăng trưởng Quốc gia là một chế độ mà khu vực tư nhân và Chính phủ cùng nhau huy động vốn đầu tư cho các ngành công nghiệp chiến lược tiên tiến, với quy mô quỹ là 150 nghìn tỷ won.

Đọc bản gốc (tiếng Hàn)