Lần đầu tiên, một bộ gen hoàn chỉnh đã được mã hóa trên phần cứng lượng tử, đánh dấu bước thử nghiệm đầu tiên nhằm đánh giá liệu điện toán lượng tử có thể xử lý các bài toán phân tích bộ gen quy mô lớn hay không.

Theo TechRadar ngày 20/4/2026, nhóm nghiên cứu gồm Wellcome Sanger Institute, Đại học Oxford, Đại học Cambridge và Đại học Melbourne đã đưa thành công toàn bộ bộ gen của virus viêm gan D lên phần cứng lượng tử.

Mẫu được sử dụng trong thí nghiệm là bộ gen virus viêm gan D dài khoảng 1.700 cặp bazơ. Trọng tâm của nghiên cứu là kiểm tra khả năng chuyển dữ liệu sinh học thực sang định dạng mà máy tính lượng tử có thể xử lý. Bộ gen này được mã hóa trên bộ xử lý Heron 156 qubit của IBM.

Điểm cốt lõi của thí nghiệm nằm ở việc nén thông tin di truyền thành các trạng thái lượng tử trong không gian qubit còn hạn chế. Đây không chỉ là bước chuyển dữ liệu đơn thuần, mà là quá trình biến một trình tự gen thành cấu trúc phù hợp để thực hiện các phép tính lượng tử.

Nhóm nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến khả năng ứng dụng điện toán lượng tử trong phân tích pangenome. Khác với cách tiếp cận dựa trên một bộ gen tham chiếu duy nhất, pangenome phản ánh đồng thời bộ gen của nhiều cá thể để phân tích sự đa dạng di truyền. Cách tiếp cận này khiến khối lượng dữ liệu tăng rất nhanh, đồng thời kéo theo độ phức tạp tính toán cao hơn đáng kể. Với hạ tầng tính toán truyền thống, các phân tích ở quy mô lớn thường gặp hạn chế về tốc độ và hiệu quả xử lý.

Tiến sĩ Sergii Strelchuk thuộc Đại học Oxford, người dẫn dắt nghiên cứu, cho biết pangenome “đan xen như một mê cung phức tạp”, khiến máy tính truyền thống sớm chạm trần năng lực xử lý. Theo ông, nhóm đang thử nghiệm cách tiếp cận sử dụng thuật toán lượng tử để tìm ra lộ trình tối ưu trong không gian dữ liệu phức tạp này.

Về nguyên lý, điện toán lượng tử có thể thực hiện nhiều phép tính cùng lúc nhờ trạng thái chồng chập của qubit. Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu trong tương lai nâng tốc độ phân tích pangenome người hoàn chỉnh lên gấp 100 lần hiện nay. Tuy vậy, họ nhấn mạnh thí nghiệm lần này mới dừng ở mức chứng minh khái niệm, chưa phải bằng chứng xác nhận hiệu năng ở quy mô thực tế.

Nhóm nghiên cứu cũng giữ quan điểm thận trọng. Chừng nào hệ thống lượng tử chưa thể xử lý các bộ gen lớn hơn và chưa thực hiện trọn vẹn toàn bộ quy trình phân tích, vẫn còn quá sớm để khẳng định công nghệ này vượt trội so với các phương pháp tính toán truyền thống đã được chuẩn hóa. Vì vậy, kết quả hiện tại được xem là một cột mốc kỹ thuật hơn là đích đến cuối cùng.

Bước tiếp theo của dự án là mở rộng thử nghiệm sang các bộ gen lớn hơn, đồng thời chuyển quy trình hiện tại thành công cụ để các nhà nghiên cứu khác có thể sử dụng. Theo đánh giá của nhóm, đây là minh chứng thực nghiệm đầu tiên để đo lường khả năng điện toán lượng tử trong việc tháo gỡ những nút thắt tính toán của lĩnh vực tin sinh học.