Trung Quốc muốn thành cường quốc lượng tử

Kế hoạch phát triển kinh tế xã hội 5 năm lần thứ 14 (2021 – 2025) của Trung Quốc thể hiện rõ tham vọng dẫn đầu và làm chủ công nghệ lượng tử.

Được soạn thảo bởi Hội nghị Hiệp thương Chính trị Nhân dân Trung Quốc (CPPCC), kế hoạch 5 năm này gồm “các dự án khoa học và công nghệ quốc gia, tập trung vào các lĩnh vực trọng tâm, trong đó có công nghệ thông tin lượng tử”.

Với cam kết tăng cường chi tiêu của chính phủ, các nhà khoa học Trung Quốc kỳ vọng đạt được những đột phá mới trong lĩnh vực truyền thông lượng tử. Cụ thể là tạo ra một hệ thống liên lạc lượng tử đường dài và tốc độ cao, tương thích với công nghệ truyền thông cổ điển.

Nhà vật lý lượng tử Pan Jianwei tại phòng thí nghiệm thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc.

Đóng vai trò cốt lõi trong hệ thống truyền thông lượng tử, mạng lượng tử cho phép các thiết bị lượng tử riêng lẻ có thể trao đổi thông tin dưới dạng qubit. Mặc dù vẫn chỉ là các nghiên cứu ban đầu, ý tưởng về các mạng lượng tử đang thu hút sự chú ý của cộng đồng nghiên cứu. Một trong những tiềm năng của hệ thống này là tăng tốc độ giải quyết vấn đề bằng cách phân chia cho một mạng kết nối nhiều thiết bị lượng tử nhỏ, thay vì chỉ sử dụng một máy tính lượng tử duy nhất.

Ngoài Trung Quốc, nhiều chính phủ trên thế giới cũng đang tích cực đầu tư vào mạng và truyền thông lượng tử. Bộ Quốc phòng Mỹ gần đây đã công bố chiến lược từng bước nhằm tạo ra một mạng Internet lượng tử hoàn chỉnh. Trong khi đó tại châu Âu, Liên minh Internet lượng tử đã được thành lập từ năm 2018, cũng với mục tiêu xây dựng một mạng lượng tử quy mô lớn.

Tuy nhiên, quá trình tạo ra một mạng lượng tử là một thách thức kỹ thuật vẫn chưa được giải quyết triệt để. Năm ngoái, các nhà khoa học tại Mỹ đã xây dựng thử nghiệm một hệ thống mạng lượng tử dài 83 km sử dụng cáp quang ở ngoại ô Chicago, nhưng gặp khó khăn trong việc mở rộng mạng lưới này. Do đo, kế hoạch xây dựng hệ thống truyền thông đường dài mà Trung Quốc đang hướng tới, có thể coi là đặc biệt tham vọng.

Một cách khác để tạo ra mạng lượng tử là sử dụng vệ tinh. Vào tháng 8/2017, các nhà khoa học Trung Quốc tuyên bố đã gửi thành công qubit giữa các trạm mặt đất cách nhau 1.200 km sử dụng vệ tinh Micius của nước này. Mục tiêu của nghiên cứu là giao thức phân phối khóa lượng tử (QKD), trong đó các mạng lượng tử được sử dụng để tạo ra một loại mã thế hệ mới, không thể phá vỡ. Hệ thống mạng lượng tử dựa trên công nghệ vệ tinh sẽ vẫn là một chủ đề nghiên cứu trọng tâm trong kế hoạch 5 năm của Trung Quốc.

Tháng 8/2016, Chính phủ Trung Quốc đưa vệ tinh lượng tử đầu tiên lên quỹ đạo.

Chính phủ Trung Quốc cũng đang đặt nhiều kỳ vọng vào lĩnh vực máy tính lượng tử , với mục tiêu đạt được khả năng điều khiển vài trăm qubit trước khi kết thúc kế hoạch 5 năm lần thứ 14. Ngoài ra, các hệ thống máy mô phỏng lượng tử cũng sẽ được phát triển nhằm vượt qua khả năng giải quyết một số vấn đề của máy tính cổ điển.

Với mục tiêu điều khiển vài trăm qubit, kế hoạch của Trung Quốc cũng khá tương đồng với mục tiêu của các công ty lượng tử hàng đầu khác. Năm ngoái, IBM đã công bố lộ trình phát triển điện toán lượng tử của mình bao gồm bộ xử lý Quantum Condor 1.121 qubit vào năm 2023 và mục tiêu cuối cùng là xây dựng một hệ thống lượng tử triệu qubit.

Mỹ được coi là đối thủ cạnh tranh lớn nhất trong lĩnh vực công nghệ lượng tử, nhưng với việc ngày càng có nhiều quốc gia tham gia vào cuộc đua, các nhà phân tích đang theo dõi sát sao những phát triển trong lĩnh vực này.

Simon King, đối tác và nhà đầu tư công nghệ sâu tại Octopus Ventures cho biết: “Ngoài những công ty khởi nghiệp, Mỹ cũng có những công ty công nghệ lớn như Google, Microsoft, hay Intel. Những công ty này có rất nhiều tiền mặt để đầu tư vào R&D và thu hút những nhà khoa học giỏi nhất. Trung Quốc chắc chắn là một đối thủ đáng gờm, nhưng rất khó để biết họ đang ở đâu trong quá trình thương mại hóa công nghệ lượng tử”.

Hiện có rất ít dữ liệu để đánh giá phạm vi nghiên cứu và phát triển công nghệ lượng tử ở Trung Quốc. Là một phần của kế hoạch 5 năm lần thứ 14, chính phủ nước này đã cam kết tăng chi cho nghiên cứu cơ bản hơn 10%, nhưng con số này chính xác là bao nhiêu và bao nhiêu trong số đó sẽ được cống hiến cho ngành công nghiệp lượng tử, vẫn chưa được tiết lộ.