Hành Trình Của Chetan Nayak
Năm 2000, một giám đốc điều hành của Microsoft đã đưa ra một lời đề nghị hấp dẫn dành cho Chetan Nayak - nhà vật lý kiêm nhà leo núi: Hãy gia nhập Microsoft tại Redmond, bang Washington, Mỹ để cùng chinh phục đỉnh Mount Rainier và xây dựng một máy tính lượng tử.
Chỉ trong hai năm, Nayak đã chinh phục đỉnh núi cao nhất bang Washington. Tuy nhiên, con đường chế tạo một chiếc máy tính lượng tử khả thi lại dài hơn rất nhiều.
Cuộc Đua Công Nghệ Lượng Tử
Các tập đoàn công nghệ lớn trên thế giới đang cạnh tranh quyết liệt trong lĩnh vực máy tính lượng tử với kỳ vọng tạo ra những đột phá trong mã hóa và y học.
Máy Tính Lượng Tử Là Gì?
Khác với máy tính truyền thống chỉ xử lý các bit có giá trị 0 hoặc 1, máy tính lượng tử sử dụng qubit – có khả năng tồn tại ở cả hai trạng thái đồng thời, giúp tăng tốc độ xử lý và khả năng tính toán lên cấp số nhân.
Microsoft Và Hướng Đi Riêng
Hiện tại, Nayak đang dẫn dắt một đội ngũ gồm hàng trăm nhà khoa học tại Microsoft, những người đã dành hai thập kỷ nghiên cứu về máy tính lượng tử. Nhóm của ông, Station Q, theo đuổi một hướng đi khác biệt và ít phổ biến hơn so với những chiến lược của các đối thủ như Google.
Đột Phá Với Hạt Majorana
Tháng trước, Microsoft tuyên bố đã chế tạo thành công một con chip có khả năng tạo ra hạt Majorana – một thành phần được kỳ vọng sẽ trở thành nền tảng cho máy tính lượng tử. Theo Microsoft, đây là một bước đột phá có thể rút ngắn thời gian hiện thực hóa máy tính lượng tử từ hàng chục năm xuống chỉ còn vài năm.
Nếu công nghệ này thành công, Microsoft có thể vượt qua các đối thủ trong cuộc đua lượng tử, giành lợi thế cạnh tranh vượt trội.
Đầu Tư Lượng Tử Của Microsoft
CEO Satya Nadella tỏ ra rất hào hứng khi cuối cùng Microsoft đã có một thành tựu đáng chú ý để giới thiệu với thế giới. Theo nguồn tin nội bộ, Microsoft đầu tư khoảng 300 triệu USD mỗi năm vào nghiên cứu lượng tử – một khoản ngân sách lớn tích lũy trong hơn 20 năm mà chưa mang lại kết quả rõ ràng, cho đến bây giờ.
Sự thay đổi này đánh dấu một bước tiến lớn so với 7 năm trước, khi Nadella từng xem máy tính lượng tử là một dự án nghiên cứu thiếu tiềm năng thương mại.
Chetan Nayak Và Đam Mê Lượng Tử
Chetan Nayak, nay đã 53 tuổi, so sánh hành trình nghiên cứu lượng tử với chuỗi những bước tiến nhỏ xen kẽ với các khoảnh khắc "eureka" hiếm hoi, như khi công bố hạt Majorana. Dẫu vậy, ngay sau đó, nhóm của ông lại phải tiếp tục với nhịp độ nghiên cứu căng thẳng hằng ngày.
Đối Thủ Trong Cuộc Đua Lượng Tử
Google và D-Wave cũng đang tiến bước mạnh mẽ trong cuộc đua lượng tử, liên tục công bố những đột phá của họ. Dù chịu áp lực từ các đối thủ, Microsoft vẫn kiên trì theo đuổi phương pháp của mình. Nếu qubit Majorana thành công, họ có thể thay đổi cục diện hoàn toàn.
Vật Lý Lượng Tử Và Máy Tính Lượng Tử
Nayak bén duyên với vật lý lượng tử từ thời trung học, khi được một giáo viên tặng sách của nhà vật lý Richard Feynman. Từ đó, ông theo đuổi lĩnh vực này suốt cuộc đời mình.
Những Nguyên Tắc Cơ Bản Của Vật Lý Lượng Tử
Vật lý lượng tử ra đời từ đầu thế kỷ 20, thách thức những hiểu biết truyền thống về thực tại. Nó cho rằng các hạt có thể tồn tại ở nhiều vị trí cùng lúc và tác động đến nhau ngay lập tức dù ở khoảng cách xa – điều khiến nền tảng vật lý cổ điển bị lung lay.
Những Thách Thức Khi Thương Mại Hóa Máy Tính Lượng Tử
Suốt nhiều năm, lãnh đạo Microsoft và các công ty công nghệ khác đã liên tục dự đoán rằng máy tính lượng tử sẽ ra đời chỉ trong vài năm tới. Tuy nhiên, những lời hứa này đã lặp đi lặp lại suốt hơn một thập kỷ mà chưa có kết quả cụ thể.
Vấn Đề Độ Tin Cậy
Vấn đề lớn nhất của máy tính lượng tử là độ tin cậy. Trong khi chip máy tính truyền thống có tỷ lệ lỗi rất nhỏ, các qubit lại cực kỳ nhạy cảm với nhiễu động từ môi trường, dẫn đến hàng loạt lỗi liên tiếp và làm sụp đổ toàn bộ hệ thống.
Microsoft đang giải quyết vấn đề này bằng công nghệ siêu dẫn tô pô (topological superconductor). Theo đó, một electron đơn lẻ sẽ được trải dài trên một sợi dây siêu nhỏ và làm lạnh gần tới độ không tuyệt đối (-273,15°C), từ đó tạo ra hạt Majorana – cho phép qubit ổn định hơn và chống lại các nhiễu động.
Sự Hoài Nghi Từ Cộng Đồng Khoa Học
Công Bố Trên Tạp Chí Nature
Tháng trước, Microsoft công bố trên tạp chí Nature rằng họ đã quan sát được hạt Majorana và đo được thông tin bên trong nó. Đây là một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực máy tính lượng tử.
Dù vậy, không phải ai cũng tin tưởng vào tuyên bố này. Một số nhà vật lý lượng tử nghi ngờ rằng dữ liệu của Microsoft chỉ là một ảo ảnh. Sergey Frolov, nhà nghiên cứu tại Đại học Pittsburgh, thậm chí cáo buộc Nayak đang điều hành một dự án lừa đảo bên trong Microsoft.
Tuy nhiên, Jason Zander, giám đốc điều hành phụ trách nhóm Station Q, khẳng định ông hoàn toàn tin tưởng vào tính chính xác của nghiên cứu. Microsoft cũng nhấn mạnh rằng họ cam kết tuân thủ các tiêu chuẩn khoa học nghiêm ngặt nhất.
Tương Lai Của Máy Tính Lượng Tử Microsoft
Vài năm trước, Microsoft từng gặp thất bại khi hai bài báo khoa học về hạt Majorana bị rút lại do nghi vấn về tính xác thực. Điều này ảnh hưởng đến uy tín của họ trong lĩnh vực máy tính lượng tử.
Giờ đây, khi Microsoft tuyên bố đã thành công, Nayak tập trung vào việc cải thiện độ ổn định của qubit và mở rộng quy mô chip lượng tử. Ông hiểu rằng thành công trong phòng thí nghiệm chỉ là bước đầu tiên – việc thương mại hóa công nghệ này mới là thách thức lớn nhất.
Dành cả sự nghiệp cho tham vọng lượng tử, Nayak hy vọng không phải tiếp tục nghiên cứu qubit khi đã 70 tuổi. Ông cũng muốn sớm dập tắt những lời trêu chọc từ các con mình.
"Mỗi lần tôi bảo bọn trẻ dọn phòng, chúng sẽ đáp lại: ‘Bố cũng chưa tạo ra được máy tính lượng tử đấy thôi’”, Nayak cười nói.
Đối với Nayak, cuộc đua lượng tử không khác gì một cuộc leo núi kéo dài hàng thập kỷ. Nhưng nếu Microsoft thực sự chinh phục được đỉnh cao này, họ sẽ không chỉ thay đổi ngành công nghệ mà còn viết lại tương lai của tính toán và trí tuệ nhân tạo.
