Bộ Năng lượng Mỹ đặt mục tiêu có máy tính lượng tử chịu lỗi vào năm 2028

Bộ Năng lượng Mỹ (DoE) vừa công bố cuộc thi Quantum Genesis Q, một sáng kiến đặt mục tiêu đầy tham vọng: tạo ra máy tính lượng tử chịu lỗi, có giá trị khoa học (SRQC) đầu tiên trên thế giới vào năm 2028. Nghe qua đã thấy khó, nhưng mức tài trợ mà DoE dành cho các đội tham gia còn khiến nhiều người trong ngành phải chau mày.

Theo hồ sơ mời đăng ký trên cổng thông tin của chương trình, DoE dự kiến rót tối đa 215 triệu USD cho cuộc thi, nhưng số tiền này phụ thuộc vào ngân sách Quốc hội phê duyệt và được giải ngân theo cột mốc, chứ không trao trọn gói ngay từ đầu.

Mức tài trợ "khiêm tốn" so với tham vọng

DoE sẽ chọn tối đa 10 đơn vị thắng thầu, mỗi đơn vị có thể nhận tối đa 1,5 triệu USD ở giai đoạn đầu. Nhưng đây mới là chi tiết đáng chú ý: ngoại trừ 250.000 USD được cấp trước, phần còn lại sẽ bị giữ lại cho đến khi đội thi bàn giao được một nguyên mẫu đã qua kiểm định, tức là khoảng một năm sau khi cuộc thi khởi động.

Nói cách khác, các đội chỉ có vỏn vẹn 250.000 USD trong tay để chứng minh mình có thể làm được điều mà chưa ai từng làm được.

Những đội vượt qua vòng nguyên mẫu sẽ bước vào giai đoạn tiếp theo, nơi họ cùng chia sẻ quỹ khuyến khích 100 triệu USD để hiện thực hóa chiếc SRQC thế hệ đầu tiên vào mùa thu 2028.

Chỉ tiêu kỹ thuật: từ 10 đến 100 qubit logic

DoE đưa ra các chỉ tiêu minh họa khá cụ thể:

• Nguyên mẫu: tối thiểu 10 qubit logic, có khả năng thực hiện 10³ phép toán khó
• SRQC thế hệ đầu tiên: tối thiểu 100 qubit logic, có khả năng thực hiện 10⁵ phép toán khó với khả năng chịu lỗi

Điểm mấu chốt nằm ở chữ "logic". Trước đó, các nhà nghiên cứu tại Caltech từng trình diễn một mảng gồm 6.100 qubit, nhưng đó là qubit vật lý. Qubit logic là một câu chuyện hoàn toàn khác.

Vì sao qubit logic lại khó đến vậy?

Qubit cực kỳ mong manh. Ánh sáng, âm thanh, thay đổi nhiệt độ, thậm chí hoạt động của các qubit xung quanh đều có thể khiến chúng sụp đổ và sinh ra lỗi. Qubit logic ra đời như một giải pháp: gom một nhóm qubit vật lý thành một hệ thống duy nhất có khả năng tự sửa lỗi.

Hiện tại, giới nghiên cứu đã chứng minh được các kỹ thuật chịu lỗi và hệ thống dùng qubit logic, nhưng chưa ai xây dựng được một cỗ máy chịu lỗi ở quy mô và năng lực khoa học mà DoE đang nhắm tới.

Điều này khiến mục tiêu năm 2028 của DoE trở thành một thách thức chưa từng có tiền lệ.

QuEra có thể là ứng viên sáng giá

Một cái tên đáng chú ý là QuEra cùng các cộng sự nghiên cứu. Công ty này đã trình diễn một kiến trúc sử dụng tới 96 qubit logic — vượt xa mục tiêu nguyên mẫu 10 qubit logic của DoE và chỉ kém chút so với con số 100 qubit logic mà DoE kỳ vọng cho SRQC thế hệ đầu.

QuEra cũng có kế hoạch ra mắt hệ thống Libra vào năm 2028 với hơn 256 qubit logic và tỷ lệ lỗi logic ở mức 10⁻⁶. Trên lý thuyết, Libra sẽ nằm trong cùng dải hiệu năng mà DoE nhắm tới, dù chỉ số "phép toán khó" của DoE và tỷ lệ lỗi logic của QuEra không hoàn toàn tương đương. Dù vậy, QuEra vẫn chưa xác nhận sẽ tham gia cuộc thi.

Bài toán muôn thuở của điện toán lượng tử

Điện toán lượng tử khả thi về mặt thương mại từ lâu đã được xem là "còn vài năm nữa" — và cái "vài năm" đó cứ mãi lùi xa. Việc DoE đặt thêm một cột mốc đầy tham vọng không đồng nghĩa với việc ngành công nghiệp sẽ đạt được nó đúng hạn.

Với ngân sách ban đầu eo hẹp, chỉ tiêu kỹ thuật khắt khe và một lịch trình chỉ còn vài năm, cuộc thi Quantum Genesis Q giống như một canh bạc lớn: hoặc sẽ tạo ra bước ngoặt lịch sử cho điện toán lượng tử, hoặc sẽ trở thành thêm một mục tiêu dang dở nữa trong danh sách dài những lời hứa chưa thành của ngành này.

Liệu một cỗ máy lượng tử chịu lỗi đúng nghĩa có kịp ra đời vào năm 2028? Câu trả lời vẫn còn bỏ ngỏ — và đó chính là điều khiến cuộc đua này đáng theo dõi.