IQM Quantum Computers và Deutsche Bahn đã triển khai một thử nghiệm ứng dụng điện toán lượng tử vào bài toán lập lịch vận hành đường sắt tại Đức, dựa trên dữ liệu thời khóa biểu thực tế. Thử nghiệm cho thấy mô hình lai giữa hệ thống tính toán cổ điển và bộ xử lý lượng tử đã có thể xử lý các bài toán tối ưu hóa ở quy mô công nghiệp.

Theo Cryptopolitan ngày 20/7/2026 (giờ địa phương), hai bên đã thử nghiệm mô hình lập lịch lai lượng tử trên 190 tuyến vận hành tại 5 thành phố của Đức.

Dữ liệu dùng trong thử nghiệm là dữ liệu thời khóa biểu thực tế, với tổng cộng 98.500 phương án vận hành được đưa vào phân tích - quy mô vượt xa khả năng rà soát thủ công. IQM chia bài toán lập lịch tổng thể thành nhiều bài toán con trong môi trường tính toán hiệu năng cao, sau đó chuyển một phần tác vụ sang bộ xử lý lượng tử. Kết quả từ hệ thống lượng tử tiếp tục được đưa trở lại kiến trúc tổng thể để hoàn thiện lịch chạy tàu cuối cùng.

Trong quá trình này, nhóm nghiên cứu áp dụng thuật toán tối ưu hóa xấp xỉ lượng tử QAOA. Hệ thống tính toán cổ điển đảm nhiệm việc điều phối kế hoạch vận hành tổng thể, còn bộ xử lý lượng tử phụ trách một số bài toán tối ưu chi tiết. Kết quả nghiên cứu đã được IQM công bố trong một whitepaper.

Theo nhóm nghiên cứu, thử nghiệm ghi nhận ba kết quả chính. Trước hết, ngay cả với phần cứng lượng tử hiện nay, hệ thống vẫn có thể tạo ra lịch chạy tàu hợp lệ để sử dụng. Điều này cho thấy doanh nghiệp và tổ chức vẫn có thể thử nghiệm tối ưu hóa lượng tử theo mô hình lai, ngay cả khi máy tính lượng tử có khả năng sửa lỗi hoàn chỉnh vẫn chưa xuất hiện.

Thứ hai, hiệu quả xử lý có xu hướng cải thiện khi quy mô dữ liệu tăng lên. Nhóm nghiên cứu cho biết đã xác nhận được mối quan hệ có ý nghĩa thống kê giữa khối lượng công việc giao cho chip lượng tử và chất lượng đầu ra. Theo đó, khi năng lực của bộ xử lý lượng tử tiếp tục được nâng lên, hệ thống có thể xây dựng các lịch vận hành phức tạp hơn mà không cần thay đổi lớn về kiến trúc phần mềm hiện tại.

IQM cho biết toàn bộ quy trình xử lý, từ dữ liệu đầu vào đến kết quả đầu ra, đều được thực hiện trực tiếp trên hệ thống của hãng. Theo công ty, đây không chỉ là mô phỏng mà là thử nghiệm sử dụng phần cứng lượng tử thực để xử lý bài toán lập lịch và tạo ra kết quả có thể đưa vào sử dụng.

Ines de Vega, nhà khoa học cấp cao tại IQM, đánh giá hợp tác này cho thấy máy tính lượng tử đã tiến đến giai đoạn có thể xử lý các bài toán tối ưu hóa ở quy mô công nghiệp. Bà cho biết thử nghiệm với Deutsche Bahn chứng minh điện toán lượng tử đã có thể tạo ra giá trị thực tiễn ngay từ hiện tại, đồng thời mở ra một lộ trình kỹ thuật có thể mở rộng theo tốc độ cải thiện của phần cứng.

Trong khi đó, Manfred Riecke, người phụ trách công nghệ lượng tử tại Deutsche Bahn, nhấn mạnh điện toán lượng tử không phải là một công nghệ nhất thời. Theo ông, việc xử lý bài toán công nghiệp thực tế trong môi trường kết hợp giữa tính toán hiệu năng cao và điện toán lượng tử đã đưa hệ thống tiến gần hơn tới cái gọi là “ưu thế lượng tử”.

Dù vậy, thử nghiệm lần này vẫn dựa trên lịch chạy tàu cố định, với các điều kiện vận hành chính đã được xác định trước. Trong thực tế, hoạt động đường sắt thường xuyên phát sinh biến số như tàu chậm, phong tỏa đường ray hay hỏng thiết bị. Tình trạng vận hành có thể thay đổi chỉ trong vài phút, đòi hỏi hệ thống phải phản ứng theo thời gian thực.

Nhóm nghiên cứu cho rằng khi phần cứng lượng tử tiếp tục được cải thiện, kiến trúc lai này có thể rút ngắn thời gian tính toán các phương án thay thế trong bối cảnh biến động và hỗ trợ tốt hơn cho quá trình ra quyết định.

Ở phạm vi rộng hơn, các tập đoàn công nghệ toàn cầu cũng đang gia tăng đầu tư vào điện toán lượng tử. Tháng 6, IBM công bố kế hoạch đầu tư 10 tỷ USD trong 5 năm tới và đặt mục tiêu ra mắt máy tính lượng tử chịu lỗi đầu tiên vào năm 2029. Trước đó, vào tháng 5, Bộ Thương mại Mỹ cho biết IBM sẽ nhận khoản trợ cấp khoảng 1 tỷ USD trong quá trình thành lập đơn vị Anderon, được kỳ vọng trở thành mô hình foundry lượng tử thuần túy đầu tiên tại Mỹ.

Cổ phiếu IBM thường phản ứng mạnh mỗi khi xuất hiện thông tin liên quan đến điện toán lượng tử, nhưng cũng nhiều lần điều chỉnh sâu khi kỳ vọng của thị trường suy yếu. Công ty dự kiến công bố kết quả kinh doanh quý II/2026 sau khi thị trường đóng cửa ngày 22/7. Hiện giới đầu tư đã hạ kỳ vọng lợi nhuận sau những thông tin kém tích cực được công bố trước đó.

Thử nghiệm của Deutsche Bahn được xem là một ví dụ cho thấy điện toán lượng tử đang dần vượt ra khỏi phạm vi phòng thí nghiệm để tiến vào các bài toán lập lịch công nghiệp thực tế. Vấn đề tiếp theo là liệu cách tiếp cận này có tiếp tục tạo ra kết quả hữu ích trong môi trường vận hành đường sắt theo thời gian thực - nơi thường xuyên xảy ra chậm chuyến và sự cố - hay không.