Australia tăng tốc cuộc đua lượng tử: Từ phòng thí nghiệm đến sản phẩm thương mại

Sau nhiều thập kỷ đầu tư bền bỉ và âm thầm, hệ sinh thái startup máy tính lượng tử của Australia đang bước vào giai đoạn chuyển mình quan trọng: biến các đột phá khoa học thành sản phẩm có giá trị thương mại. Với sự hậu thuẫn mạnh mẽ từ chính phủ, lực lượng nhân tài dày dạn và các liên kết chiến lược quốc tế, Australia đặt mục tiêu vươn lên nhóm dẫn đầu toàn cầu về công nghệ lượng tử vào năm 2030.

Khác với cuộc đua máy tính lượng tử thuần túy – vốn vẫn còn nhiều rào cản kỹ thuật – nhiều startup tại Australia đang chọn con đường “đi vòng”: thương mại hóa các ứng dụng lượng tử gần thị trường hơn, từ cảm biến lượng tử, điều hướng không cần GPS, cho tới các thiết bị lượng tử analog tăng tốc trí tuệ nhân tạo.

KHI LƯỢNG TỬ RỜI PHÒNG THÍ NGHIỆM

Một trong những cái tên nổi bật nhất trong làn sóng thương mại hóa này là Q-CTRL, startup thành lập năm 2017 do giáo sư vật lý Michael Biercuk sáng lập. Thay vì tập trung vào máy tính lượng tử toàn năng – lĩnh vực đòi hỏi hàng chục năm phát triển – Q-CTRL lựa chọn hướng đi thực dụng hơn: định vị và điều hướng bằng cảm biến lượng tử.

Công nghệ cốt lõi của Q-CTRL dựa trên quantum sensing – sử dụng các cảm biến siêu nhạy để phát hiện những tín hiệu từ trường và trọng lực cực yếu do Trái đất tạo ra. Khi so sánh các tín hiệu này với bản đồ từ trường đã được xây dựng sẵn, hệ thống có thể xác định vị trí với độ chính xác rất cao, ngay cả trong môi trường mà GPS không hoạt động.

Sản phẩm chủ lực của công ty, Ironstone Opal, đang thu hút sự quan tâm đặc biệt từ lĩnh vực quốc phòng. Công nghệ này cho phép máy bay, tàu biển và phương tiện không người lái hoạt động hoàn toàn độc lập với GPS – một lợi thế chiến lược trong bối cảnh xung đột địa chính trị và nguy cơ gây nhiễu, đánh sập hệ thống định vị vệ tinh ngày càng gia tăng.

“Nhu cầu đối với điều hướng lượng tử hiện nay cao hơn nhiều so với máy tính lượng tử”, ông Biercuk chia sẻ. “Đây không phải là câu chuyện của vài thập kỷ nữa, mà là nhu cầu rất thực, rất gần. Ironstone sẽ là một trụ cột kinh doanh của chúng tôi”.

Q-CTRL đặt mục tiêu bán công nghệ này cho các nhà sản xuất máy bay, tàu thủy và drone dưới nước. Năm 2026, công ty dự kiến phát hành các bộ kit đánh giá, cho phép khách hàng tích hợp và thử nghiệm hệ thống trên nền tảng của họ. Theo ông Biercuk, chỉ trong vài tháng sau khi công bố sản phẩm, Q-CTRL đã nhận được 325–350 yêu cầu mua hàng, trong đó nhiều khách hàng muốn đặt 100 đến 1.000 thiết bị.

Phiên bản thương mại đầu tiên, tập trung vào drone, được kỳ vọng sẽ ra mắt trong vòng 2–3 năm tới – một mốc thời gian hiếm hoi cho thấy công nghệ lượng tử có thể sớm bước vào đời sống thực tế.

THAM VỌNG MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ QUY MÔ THƯƠNG MẠI

Trong khi Q-CTRL tập trung vào các ứng dụng gần thị trường, Silicon Quantum Computing (SQC) lại theo đuổi mục tiêu dài hạn hơn: xây dựng máy tính lượng tử quy mô thương mại vào năm 2033.

SQC có nguồn gốc từ Đại học New South Wales – một trong những trung tâm nghiên cứu lượng tử hàng đầu thế giới. Công ty phát triển chip lượng tử dựa trên silicon, tận dụng các quy trình chế tạo bán dẫn tiên tiến trong ngành công nghiệp truyền thống.

Dù còn nhiều năm nữa mới đạt tới cột mốc thương mại, SQC đã bắt đầu cung cấp một số dịch vụ tính toán lượng tử trên nền tảng đám mây cho các khách hàng lớn như tập đoàn viễn thông Telstra và ngân hàng Commonwealth Bank – ngân hàng lớn nhất Australia.

Theo CEO Michelle Simmons, tiềm năng ứng dụng của máy tính lượng tử trải dài trên nhiều lĩnh vực mà máy tính cổ điển gặp giới hạn: từ vật liệu chống ăn mòn cho hàng không và hàng hải, sản xuất phân bón thế hệ mới, đến thiết kế thuốc thông qua mô phỏng gập protein.

Đáng chú ý, ngoài máy tính lượng tử “thuần”, SQC còn phát triển thiết bị lượng tử analog để tăng tốc AI. Các hệ thống này đã được Telstra triển khai thử nghiệm, giúp rút ngắn thời gian huấn luyện mô hình học máy từ vài tuần xuống chỉ còn vài ngày. Điều này mở ra khả năng giảm mạnh mức tiêu thụ năng lượng tại các trung tâm dữ liệu – một bài toán ngày càng cấp bách trên toàn cầu.

Các ứng dụng tiềm năng khác bao gồm dự báo chuỗi thời gian, phát hiện bất thường, phòng chống gian lận trong ngân hàng – viễn thông, thậm chí là dự báo động đất, với những hàm ý đặc biệt quan trọng cho các quốc gia như Nhật Bản.

“Chúng tôi coi công nghệ lượng tử là chất xúc tác cho hiệu quả và đổi mới trong các ngành công nghiệp trị giá hàng nghìn tỷ USD – từ hóa chất đến mạng lưới năng lượng,” bà Simmons nhận định.

CHIẾN LƯỢC QUỐC GIA, NHÂN TÀI VÀ BÀI TOÁN VỐN TRONG CUỘC ĐUA TOÀN CẦU

Australia không phải là “kẻ đến sau” trong lĩnh vực lượng tử. Ngay từ đầu những năm 2000 – trước khi khái niệm máy tính lượng tử trở thành trào lưu – quốc gia này đã đầu tư mạnh vào nghiên cứu cơ bản, với kỳ vọng nâng cao năng suất trong các ngành trụ cột như khai khoáng và nông nghiệp.

Năm 2023, chính phủ Australia công bố Chiến lược Lượng tử Quốc gia, đặt mục tiêu trở thành quốc gia dẫn đầu thế giới về công nghệ lượng tử vào năm 2030. Theo kế hoạch, tối đa 1 tỷ AUD (khoảng 660 triệu USD) sẽ được phân bổ cho các công nghệ chiến lược, trong đó lượng tử là trụ cột then chốt.

Theo bà Jennifer Wong Leung, chuyên gia phân tích cao cấp tại Viện Chính sách Chiến lược Australia (ASPI), lợi thế lớn nhất của Australia nằm ở nền tảng nghiên cứu kéo dài hơn hai thập kỷ. Trong 20 năm qua, nước này đã đào tạo được khoảng 2.500 tiến sĩ chuyên ngành công nghệ lượng tử – một con số đáng kể so với quy mô dân số.

“Queensland là nơi hội tụ những bộ óc xuất sắc nhất thế giới về lượng tử”, giáo sư Geoff Pryde, Giám đốc kỹ thuật của PsiQuantum Australia, nhận định. “Chúng tôi đã xây dựng một nền móng đủ vững để nuôi dưỡng các nỗ lực lượng tử mang tầm vóc toàn cầu”.

Sự tham gia của các đối tác quốc tế, đặc biệt là Mỹ, cũng đóng vai trò quan trọng. Trong khuôn khổ liên minh an ninh AUKUS giữa Australia, Anh và Mỹ, công nghệ lượng tử được xác định là một phần của “trụ cột thứ hai” – phát triển các năng lực công nghệ tiên tiến. Cơ quan DARPA của Mỹ đã đầu tư vào SQC, trong khi PsiQuantum dự kiến khởi động siêu nhà máy máy tính lượng tử tại Brisbane vào năm 2027, sử dụng công nghệ qubit quang tử – được cho là có lợi thế lớn về khả năng mở rộng.

Theo McKinsey, Australia hiện xếp thứ sáu toàn cầu về số lượng trường đại học có chương trình nghiên cứu lượng tử, đồng thời nằm trong nhóm quốc gia có sản lượng công bố khoa học về lượng tử cao.

Tuy vậy, thách thức lớn nhất vẫn là nguồn vốn. Chi tiêu của chính phủ Australia cho nghiên cứu lượng tử vẫn còn khiêm tốn so với Mỹ và Trung Quốc. “Để tồn tại, mỗi công ty lượng tử cần giành được các hợp đồng lớn – đó gần như là con đường sống còn,” bà Leung nói.

So với Thung lũng Silicon – nơi chính phủ, học thuật, doanh nghiệp và vốn mạo hiểm phối hợp chặt chẽ – Australia vẫn thiếu một văn hóa khởi nghiệp công nghệ mang tính bùng nổ. “Ở Mỹ, ai cũng tin rằng mình có thể trở thành tỷ phú”, ông Biercuk chia sẻ. “Còn ở Australia, chúng tôi chưa có đủ những câu chuyện thành công để tạo ra sự quen thuộc và niềm tin đó”.