Cuộc đua đầu tư vào máy tính lượng tử đang tăng nhiệt khi Chính phủ Mỹ và các tập đoàn công nghệ lớn đồng loạt tăng tốc. Mốc 2028-2030 được nhiều bên xem là thời điểm công nghệ này bắt đầu bước vào giai đoạn ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, giới nghiên cứu cho rằng máy tính lượng tử hiện vẫn chưa chứng minh được hiệu quả thương mại rõ ràng.

Theo The Verge ngày 30/6 giờ địa phương, các hệ thống máy tính lượng tử hiện nay vẫn có quy mô hạn chế và mức lỗi còn cao. Cho đến nay, chưa có trường hợp nào được ghi nhận là có thể giải một bài toán thực tế ở cấp độ đủ để triển khai trong công nghiệp. Dù được kỳ vọng xử lý những phép tính phức tạp vượt xa máy tính truyền thống, công nghệ này theo đánh giá của nhiều nhà khoa học vẫn chủ yếu dừng ở quy mô phòng thí nghiệm.

Dù vậy, Mỹ đang đẩy mạnh hỗ trợ ngành lượng tử. Cố vấn khoa học của Tổng thống Donald Trump gần đây nêu mục tiêu phát triển máy tính lượng tử đủ năng lực phục vụ nghiên cứu khoa học vào năm 2028. Trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ với Trung Quốc, Tổng thống Trump cũng đã ký sắc lệnh hành pháp nhằm hỗ trợ ngành máy tính lượng tử trong nước, đồng thời công bố kế hoạch chuyển các hệ thống của chính phủ sang mã hóa hậu lượng tử trong giai đoạn 2030-2031.

Khu vực tư nhân cũng đưa ra lộ trình tương tự. Microsoft hồi tháng 6 công bố chip lượng tử mới Majorana 2 và cho biết hãng đã tiến gần tới mục tiêu xây dựng một máy tính lượng tử có thể mở rộng và đi vào ứng dụng thực tế vào năm 2029. IBM cũng thông báo kế hoạch đầu tư hơn 10 tỷ USD trong 5 năm tới để phát triển máy tính lượng tử quy mô trung tâm dữ liệu với 200 qubit logic vào năm 2029. Quantinuum đặt mục tiêu hiện thực hóa hàng trăm qubit logic vào năm 2030.

Tuy nhiên, giới học thuật cho rằng vẫn tồn tại khoảng cách lớn giữa lộ trình doanh nghiệp công bố và trình độ công nghệ hiện tại. Henry Legg, nhà vật lý tại Đại học St Andrews của Anh, đã chỉ trích tuyên bố của Microsoft là “hoàn toàn vô nghĩa”. Trong một bài báo đăng gần đây trên tạp chí Nature, ông cho rằng có sự khác biệt đáng kể giữa nghiên cứu Microsoft công bố năm ngoái với nội dung trong bài báo khoa học và thông cáo báo chí. Theo ông, hạt Majorana được nêu là công nghệ cốt lõi vẫn chưa được kiểm chứng đầy đủ, còn dữ liệu công bố chưa đủ để củng cố tuyên bố của công ty.

Microsoft lập tức phản bác. Chetan Nayak, người phụ trách mảng máy tính lượng tử của hãng, khẳng định ông “tin tưởng 100%” vào kết quả nghiên cứu cũng như lộ trình đã công bố. Ông cho rằng bài báo cho thấy nhóm nghiên cứu thực sự đã tạo ra và điều khiển được hạt Majorana. Dù vậy, giáo sư Rajibul Islam của Đại học Waterloo nhận định rằng ở thời điểm hiện nay, còn quá sớm để xem đây là một công nghệ đã thành hình.

Rào cản lớn nhất với máy tính lượng tử hiện nay là lỗi. Qubit, đơn vị cơ bản của máy tính lượng tử, rất nhạy với tác động từ môi trường bên ngoài nên khó duy trì thông tin trong thời gian dài. Thời gian tính toán càng kéo dài, lỗi càng tích lũy nhanh. Vì vậy, ngành này đang tập trung phát triển công nghệ sửa lỗi, tức phân tán một đơn vị thông tin lên nhiều qubit vật lý để tăng độ ổn định.

Gần đây, lĩnh vực này đã ghi nhận một số tiến triển. Google cho biết trong năm 2024 đã sử dụng 105 qubit vật lý để tạo ra một qubit logic. Sang năm 2025, IBM và Amazon lần lượt cho biết đã giảm số qubit vật lý cần thiết để tạo một qubit logic xuống còn 12 và 9, trong khi Quantinuum tuyên bố đã hạ con số này xuống 2. Một nhóm nghiên cứu của Đại học Princeton cũng thông báo vào tháng 11 năm ngoái rằng họ đã phát triển được qubit siêu dẫn có thời gian duy trì thông tin dài hơn 3 lần so với trước đây.

Tuy nhiên, tiến bộ trong sửa lỗi không đồng nghĩa máy tính lượng tử có thể sớm đi vào ứng dụng thực tế. Google từng tuyên bố đạt “ưu thế lượng tử” vào năm 2019, nhưng phép tính khi đó chỉ là tạo số ngẫu nhiên và còn rất xa các ứng dụng công nghiệp. Một nghiên cứu mô phỏng phân tử công bố năm ngoái cũng bị đánh giá là bài toán được thiết kế riêng cho mục đích nghiên cứu, khác với việc giải quyết các vấn đề thực tế trong công nghiệp.

Giáo sư Dries Sels của Đại học Boston cho rằng ngay cả khi “có trong tay ngay lúc này một thiết bị vài trăm qubit có khả năng sửa lỗi”, vẫn chưa rõ nó có thể được dùng để làm gì.

Dẫu vậy, tiềm năng của máy tính lượng tử vẫn được giới khoa học thừa nhận. Nhiều nhà nghiên cứu nhận định nếu công nghệ này đạt được năng lực mô phỏng phân tử ở mức đáng tin cậy, nó có thể tạo ra bước đột phá vượt qua các siêu máy tính hiện nay trong phát triển thuốc mới, pin thế hệ tiếp theo và thiết kế pin mặt trời.

Giáo sư Eleanor Crane của King's College London cho rằng nếu có thể mô phỏng chính xác các hiện tượng lượng tử trong quang hợp và pin mặt trời, công nghệ này sẽ vừa giúp con người hiểu rõ hơn về tự nhiên vừa hỗ trợ phát triển pin mặt trời thế hệ mới. Bà dự báo từ khoảng năm 2028, một số nghiên cứu khoa học có thể bắt đầu ghi nhận ứng dụng thực chất.

Ở chiều ngược lại, nhiều chuyên gia vẫn giữ quan điểm thận trọng. Giáo sư Andrew Houck của Đại học Princeton cho rằng phải đến ít nhất năm 2035 mới có thể xuất hiện máy tính lượng tử thực dụng. Giáo sư Rajibul Islam cũng dự báo các ứng dụng quy mô lớn, chẳng hạn khả năng bẻ khóa mật mã, sẽ cần thêm ít nhất 10 năm nữa. Trong khi đó, Henry Legg nói rằng hiện “chưa có bằng chứng chắc chắn” cho thấy trong 10 năm tới, thậm chí vài chục năm tới, sẽ xuất hiện một máy tính lượng tử thực sự hữu ích.

Diễn biến hiện nay cho thấy cuộc đua đầu tư và công bố lộ trình trong ngành lượng tử đang nóng lên nhanh hơn tốc độ kiểm chứng công nghệ. Dù Chính phủ Mỹ và các doanh nghiệp cùng nhắm mốc 2028-2030 cho giai đoạn ứng dụng ban đầu, câu hỏi cốt lõi vẫn chưa có lời giải: liệu ngành này có thể đồng thời giảm lỗi, mở rộng quy mô và cuối cùng giải được những bài toán thực tế hay không.