Từ đầu năm 2026, lĩnh vực tính toán lượng tử ghi nhận hàng loạt đột phá: số qubit vượt ngàn, thời gian kết hợp kéo dài, độ trung thực đạt trên 99%. Riêng quý I/2026, tổng vốn đầu tư cho công nghệ lượng tử tại Trung Quốc đã vượt tổng số của cả năm 2025. Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng công nghệ này vẫn ở giai đoạn sơ khai, chưa thể ứng dụng rộng rãi vào đời sống như nhiều đồn thổi.

Bản chất của tính toán lượng tử: Sức mạnh từ 'nguyên lý chồng chập'

Theo Viện sĩ Quách Quang Xán (Guo Guangcan) của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, tính toán lượng tử là một công cụ tính toán mới khai thác các tính chất của cơ học lượng tử. So với máy tính điện tử, hiệu năng của nó tăng theo cấp số nhân. Sự khác biệt cốt lõi nằm ở đơn vị thông tin: trong khi bit cổ điển chỉ có thể là 0 hoặc 1, thì qubit (bit lượng tử) có thể đồng thời là cả 0 và 1 nhờ nguyên lý chồng chập (superposition).

Giáo sư Doãn Chương Kỳ (Yin Zhangqi) từ Đại học Công nghệ Bắc Kinh giải thích: hai qubit kết hợp có thể biểu diễn đồng thời bốn trạng thái (00, 01, 10, 11). Khi số qubit tăng lên, dung lượng lưu trữ thông tin tăng theo hàm mũ 2^n. Điều này có nghĩa là 10 qubit có thể xử lý 1024 khả năng trong một lần, trong khi máy tính cổ điển phải thực hiện 1024 phép tính độc lập để đạt cùng phạm vi.

Giáo sư Lục Triều Dương (Lu Chaoyang) từ Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) ví von nguyên lý chồng chập như 'phép phân thân' (分身术), phá vỡ logic 'hoặc là hoặc là' của máy tính cổ điển, tạo ra sự thay đổi căn bản trong mô hình tính toán. Ngoài chồng chập, các hiệu ứng lượng tử như rối lượng tử (entanglement) và giao thoa lượng tử (interference) giúp máy tính lượng tử giải quyết các bài toán phức tạp một cách phối hợp, đồng thời nâng cao độ chính xác.

Cấu tạo máy tính lượng tử: Không phải 'hộp đen' thần bí

Máy tính lượng tử có cấu tạo khác nhau tùy theo lộ trình công nghệ. Với lộ trình siêu dẫn (dùng nguyên tử nhân tạo làm vật mang thông tin lượng tử), máy tính lượng tử gồm ba phần chính: chip lượng tử siêu dẫn, máy pha loãng làm lạnh (dilution refrigerator) và hệ thống đo lường – điều khiển. Đây là một hệ thống phức tạp, đòi hỏi môi trường hoạt động đặc biệt.

Ứng dụng thực tế: Còn xa vời, tránh 'thổi phồng'

Mặc dù sức mạnh tiềm tàng rất lớn, các chuyên gia kêu gọi nhìn nhận thực tế về ranh giới ứng dụng và hiện trạng phát triển của tính toán lượng tử. Giáo sư Lục Triều Dương nhấn mạnh: tính toán lượng tử không biến bài toán không thể tính thành có thể tính, mà chỉ nâng cao hiệu suất giải một số bài toán nhất định. Máy tính lượng tử sẽ không thay thế máy tính điện tử, mà là công cụ bổ trợ cho các vấn đề đặc thù.

Về phát triển công nghiệp, ông Lục cho rằng hiện tại tính toán lượng tử chỉ có thể giải quyết các bài toán chuyên biệt. Ngành cần tập trung vào các vấn đề cốt lõi, thúc đẩy hình thành chuỗi công nghiệp và xây dựng hệ sinh thái lành mạnh. Cần tránh đầu cơ mù quáng, thổi phồng ứng dụng để thu hút vốn đầu tư thiếu căn cứ, dẫn đến bong bóng ngành. Theo ông, các tuyên bố cho rằng sản phẩm lượng tử đã được ứng dụng trong AI, fintech hay y tế là chưa có cơ sở theo đồng thuận học thuật nghiêm ngặt.

Giáo sư Doãn Chương Kỳ bổ sung: với sự phát triển của các mô hình AI ngày càng lớn, sức mạnh tính toán và năng lượng tiêu thụ trở thành nút thắt. Máy tính lượng tử được kỳ vọng vượt qua giới hạn hiệu suất năng lượng và sức mạnh tính toán của chip truyền thống, thúc đẩy AI. Tuy nhiên, hiện tại vẫn cần nghiên cứu cách kết nối hai công nghệ này để sức mạnh lượng tử đáp ứng đúng nhu cầu thực tế.

Ông Doãn chỉ ra rằng tất cả các thí nghiệm 'ưu thế lượng tử' (quantum supremacy) hiện nay đều dựa trên các bài toán toán học được thiết kế riêng, không thể áp dụng ngay vào ngành cụ thể. Giống như các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) cần dữ liệu ngành phong phú để huấn luyện, tính toán lượng tử cũng cần cơ sở dữ liệu và tập dữ liệu ngành đầy đủ, được tinh chỉnh (fine-tuning) liên tục để nâng cao khả năng phối hợp.

Cuối cùng, ông Doãn kêu gọi ngành cần xây dựng đồng thuận, phá vỡ 'ốc đảo dữ liệu', thúc đẩy chia sẻ dữ liệu tuân thủ quy định. Đồng thời, các nhà đầu tư cần kiên nhẫn, bởi việc đưa lượng tử vào thực tiễn đòi hỏi đầu tư ổn định dài hạn, chứ không phải 'đổ xô rồi bỏ chạy'.

Ảnh: Pixies / Pixabay