Công nghệ lượng tử (Kỳ II): Ai sẽ dẫn đầu kỷ nguyên lượng tử?

Bộ xử lý Sycamore, được Google dùng để chứng minh sức mạnh lượng tử. (Nguồn: Rocco Ceselin)

Trong cuộc đua lượng tử hiện nay, không có quốc gia nào có thể dẫn đầu chỉ bằng một phòng thí nghiệm xuất sắc hay một tuyên bố đột phá. Lượng tử là công nghệ nền tảng, đòi hỏi cả hệ sinh thái: Nghiên cứu cơ bản, doanh nghiệp, nhân lực, vốn đầu tư, chuỗi cung ứng thiết bị, chính sách dài hạn và các bài toán ứng dụng thực tế. Trong cuộc đua ấy, Mỹ và Trung Quốc là hai cực nổi bật nhất, trong khi châu Âu lại lựa chọn con đường dài.

Lựa chọn của Mỹ, Trung Quốc và châu Âu

Mỹ có lợi thế lớn về hệ sinh thái công nghệ lượng tử, với sự kết nối chặt chẽ giữa doanh nghiệp, đại học, phòng thí nghiệm quốc gia, vốn đầu tư và năng lực thương mại hóa. Nhiều công ty như IBM, Google, Microsoft, Amazon, IonQ, Rigetti, D-Wave, Quantinuum hay PsiQuantum đang theo đuổi các hướng công nghệ khác nhau. Điểm mạnh của Mỹ là chiến lược đa hướng, phát triển đồng thời nhiều nền tảng như qubit siêu dẫn, bẫy ion, nguyên tử trung tính, quang tử và kiến trúc lai, qua đó giảm rủi ro khi chưa có công nghệ "thắng thế" rõ ràng.

Đáng chú ý, Washington đã công bố gói tài trợ hơn 2 tỷ USD cho 9 công ty lượng tử, đồng thời nắm giữ cổ phần thiểu số trong các công ty nhận tài trợ. Điều này cho thấy Mỹ không còn chỉ hỗ trợ nghiên cứu mà đã xem lượng tử như một ngành công nghiệp chiến lược cần đầu tư trực tiếp.

More from WVR
Công nghệ lượng tử (Kỳ I): ‘Chìa khóa’ của thế giới tương lai

Mô hình phát triển của Mỹ dựa trên "ba trụ cột": Nhà nước định hướng và cấp vốn mồi, giới khoa học tạo nền tảng, doanh nghiệp thương mại hóa. Đây là công thức từng giúp Mỹ dẫn đầu trong nhiều ngành công nghệ mũi nhọn và đang tiếp tục được áp dụng trong lĩnh vực khoa học lượng tử.

Trung Quốc theo đuổi cách tiếp cận dựa trên vai trò dẫn dắt của nhà nước, với đầu tư dài hạn, quy hoạch công nghiệp và mục tiêu tự chủ công nghệ làm trung tâm. Quốc gia này đặc biệt nổi bật trong truyền thông lượng tử, được đánh giá thuộc nhóm dẫn đầu toàn cầu, với công nghệ của Quantum CTEK đã được triển khai trên diện rộng.

Trong điện toán lượng tử, Trung Quốc tăng tốc phát triển đồng thời theo nhiều hướng về phần cứng: Origin Quantum với máy tính lượng tử siêu dẫn thế hệ thứ tư Origin Wukong-180, USTC với máy tính lượng tử quang tử Jiuzhang 4.0 và CASC với máy tính lượng tử nguyên tử trung tính lõi kép đầu tiên trên thế giới Hanyuan-2.

Tuy nhiên, điểm yếu vẫn nằm ở các khâu sản xuất tấm bán dẫn lượng tử chuyên dụng, thiết bị điều khiển và đo lường cao cấp. Đây lại là những khâu mà Mỹ đang nhắm tới trong gói đầu tư mới. Điều đó cho thấy trong công nghệ lượng tử, đột phá khoa học chưa đủ; muốn dẫn đầu phải làm chủ cả chuỗi cung ứng thiết bị cực kỳ chuyên biệt.

Nhìn tổng thể, nếu Mỹ mạnh về hệ sinh thái doanh nghiệp và thương mại hóa thì Trung Quốc lại nổi bật ở quy mô đầu tư và năng lực triển khai hạ tầng theo định hướng nhà nước. Cuộc cạnh tranh vì thế mang tính mô hình phát triển công nghiệp nhiều hơn là thuần túy về công nghệ. Trong khi đó, châu Âu lại đại diện cho một cách tiếp cận khác: xây nền tảng nghiên cứu, tiêu chuẩn và hợp tác dài hạn.

Châu Âu có thế mạnh về mạng lưới viện nghiên cứu, đại học, doanh nghiệp công nghiệp chính xác, quang học, vật liệu và thiết bị đo lường, vốn là những nền tảng cốt lõi mà công nghệ lượng tử đòi hỏi, từ laser ổn định, hệ thống chân không đến làm lạnh sâu và vật liệu đặc thù.

Anh và Pháp là hai ví dụ điển hình cho thấy châu Âu có thể tạo dựng vị thế dù không dẫn đầu về quy mô. Anh theo mô hình “tầm trung nhưng hiệu quả”: Không dựa vào thị trường lớn mà dựa vào chất lượng đại học, trung tâm nghiên cứu và khả năng liên kết khoa học – doanh nghiệp để duy trì vị thế trong một số công nghệ ngách chiến lược.

Pháp thúc đẩy tự chủ lượng tử có chủ quyền trong khuôn khổ châu Âu, kết hợp nghiên cứu, quốc phòng và công nghiệp bán dẫn. Các startup như Pasqal hay Alice & Bob cho thấy xu hướng chuyển dịch từ phòng thí nghiệm sang thương mại hóa đang ngày càng rõ nét.

Nhìn chung, kinh nghiệm của châu Âu cho thấy các quốc gia không nhất thiết phải dẫn đầu toàn diện vẫn có thể tạo được vị thế, nếu tập trung vào những phân khúc có lợi thế như cảm biến, mật mã hậu lượng tử, thiết bị đo lường, vật liệu và ứng dụng chuyên ngành.

Bài học từ các nước dẫn đầu

Kinh nghiệm từ Mỹ, Trung Quốc và châu Âu không phải là công thức có thể áp dụng nguyên vẹn, nhưng nhìn vào những gì họ đã làm đúng và cả những điểm vấp váp, vẫn có thể rút ra những nguyên tắc cốt lõi mà bất kỳ quốc gia nào cũng có thể vận dụng theo cách riêng.

Trước hết, chiến lược phải đi trước vốn đầu tư. Không một quốc gia nào trong số này bắt đầu bằng cách rót tiền trước rồi mới nghĩ đến định hướng.

Hanyuan-2 được Trung Quốc tuyên bố là máy tính lượng tử nguyên tử trung tính đầu tiên trên thế giới với lõi kép và 200 qubit. (Nguồn: La Derecha Diari)

Thứ hai, nhân lực liên ngành là nút thắt không thể giải quyết trong ngắn hạn. Lượng tử đòi hỏi sự hội tụ của vật lý, toán học, kỹ thuật điện tử, khoa học vật liệu, quang học và phần mềm – một tổ hợp không thể đào tạo nhanh hay nhập khẩu ồ ạt. Các nước dẫn đầu đều đầu tư vào đại học, học bổng và các trung tâm nghiên cứu liên ngành từ nhiều năm trước khi họ có sản phẩm lượng tử đáng kể. Đây là hạng mục đầu tư có độ trễ cao nhất và cũng là thứ khó bắt kịp nhất nếu bỏ lỡ.

Thứ ba, không nhất thiết phải cạnh tranh toàn diện mà nên chọn phân khúc có lợi thế chiến lược khả thi hơn. Đây là bài học thực tế nhất từ các nước tầm trung như Anh hay Pháp. Không có đủ nguồn lực để dẫn đầu mọi mặt trận, họ chọn tập trung vào cảm biến lượng tử, mật mã hậu lượng tử, thiết bị đo lường hay vật liệu đặc thù, những phân khúc đủ hẹp để có thể chiếm lĩnh, nhưng đủ quan trọng để có vị thế trong chuỗi giá trị toàn cầu.

Thứ tư, chuỗi cung ứng là điểm dễ tổn thương nhất và thường bị đánh giá thấp. Ngay cả Trung Quốc, với quy mô đầu tư khổng lồ và năng lực triển khai hạ tầng thuộc hàng đầu thế giới, vẫn phụ thuộc vào phương Tây ở các khâu then chốt như tấm bán dẫn lượng tử chuyên dụng, thiết bị điều khiển và đo lường cao cấp. Điều đó cho thấy đột phá khoa học và năng lực triển khai chưa đủ: muốn thực sự tự chủ, phải làm chủ được cả những thành phần tưởng như thứ yếu trong chuỗi sản xuất.

Thứ năm, ứng dụng thực tế là thứ nuôi sống hệ sinh thái trong dài hạn. Công nghệ lượng tử chỉ có giá trị bền vững khi gắn được với nhu cầu thực tế, dù là trong lĩnh vực dược phẩm, tài chính, logistics, năng lượng hay an ninh mạng. Thị trường ứng dụng ban đầu không chỉ tạo doanh thu mà còn cung cấp dữ liệu thực tế để cải tiến công nghệ và giữ chân nhân lực chất lượng cao trong nước.

Nhìn chung, xây dựng năng lực lượng tử là một cuộc đầu tư mang tính thế hệ, không thể rút ngắn bằng ngân sách lớn hay những tuyên bố tham vọng. Thành công đến từ khả năng kiên trì xây nền tảng, và sự kiên trì đó phải bắt đầu trước khi công nghệ trưởng thành, không phải sau.

“Vũ khí” thay đổi tận gốc cuộc chơi

So với trí tuệ nhân tạo (AI), công nghệ lượng tử có vẻ xa lạ và khó hình dung hơn, nhưng có thể tạo tác động sâu trong các lĩnh vực nền tảng và khoa học vật liệu. AI mạnh trong việc học từ dữ liệu, nhận diện mẫu, dự báo và tự động hóa tri thức, trong khi lượng tử có thế mạnh trong việc giải các bài toán mà máy tính cổ điển gặp giới hạn. Hai công nghệ này không loại trừ nhau. Ngược lại, chúng có thể bổ trợ: AI giúp thiết kế thí nghiệm lượng tử, tối ưu hệ thống lượng tử; còn lượng tử có thể hỗ trợ một số bài toán tính toán mà cả AI và siêu máy tính đều khó giải quyết.

So với bán dẫn, công nghệ lượng tử vẫn ở giai đoạn sơ khai, chưa hình thành thị trường hoặc chuỗi cung ứng hoàn chỉnh. Chính điều đó khiến cuộc đua diễn ra sớm, khi lợi thế nghiêng về những quốc gia đã xây dựng được năng lực lõi từ trước. Về mặt chiến lược, bên đi trước sẽ tích lũy được hệ sinh thái gồm nhân lực, thiết bị, tiêu chuẩn và chuỗi cung ứng, tạo lợi thế mang tính quyết định khi công nghệ trưởng thành.

Tuy nhiên, cần tránh cường điệu hóa công nghệ lượng tử. Máy tính lượng tử chưa thể thay thế máy tính truyền thống và cũng chưa tạo tác động đại chúng như AI. Công nghệ này vẫn đối mặt với nhiều rào cản như độ ổn định kém, chi phí cao, thiếu nhân lực và hạn chế về khả năng mở rộng.

Nhìn chung, công nghệ lượng tử có thể chưa tạo ra những thay đổi tức thì trong đời sống hằng ngày như AI, nhưng nó đang âm thầm định hình những tầng sâu nhất của sức mạnh công nghệ: Tính toán, bảo mật, vật liệu, năng lượng và quốc phòng.

Vậy ai sẽ dẫn đầu? Câu trả lời, ít nhất ở thời điểm này, không phải là một tên quốc gia duy nhất. Trong cuộc đua ấy, người chiến thắng không chỉ là người có chiếc máy tính lượng tử mạnh nhất, mà là người xây dựng được cả một hệ sinh thái đủ bền để biến tri thức khoa học thành năng lực quốc gia. Vì vậy, lượng tử không chỉ là câu chuyện của tương lai xa mà còn là cuộc chuẩn bị đang diễn ra ngay hôm nay cho trật tự công nghệ của ngày mai.