Máy tính lượng tử đã thực sự trở nên hữu dụng?

Cuộc tranh cãi xoay quanh việc một "phe" tuyên bố đã đạt được những kết quả vượt xa máy tính truyền thống, "phe" còn lại hoài nghi rằng các “đột phá” ấy có thể chỉ là những tuyên bố phóng đại. Giữa kỳ vọng và nghi ngờ, câu hỏi lớn đặt ra là: máy tính lượng tử đã thực sự bước ra khỏi phòng thí nghiệm để tạo ra giá trị thực tế hay chưa?

LÀN SÓNG TUYÊN BỐ “VƯỢT TRỘI” VÀ NHỮNG NGHI NGỜ KHOA HỌC

Theo Finantial Times, cuối năm 2025, HSBC gây chú ý khi công bố đã thử nghiệm thành công giao dịch trái phiếu bằng máy tính lượng tử của IBM. Ngân hàng này gọi đây là “lần đầu tiên trên thế giới” trong lĩnh vực giao dịch trái phiếu và cho rằng kết quả cho thấy ngành tài chính đang “đứng trước ngưỡng cửa của một biên giới tính toán hoàn toàn mới”.

Tuy nhiên, không phải ai cũng bị thuyết phục. Scott Aaronson, giáo sư khoa học máy tính tại Đại học Texas và là một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới về lý thuyết lượng tử, đã thẳng thắn bác bỏ tuyên bố này. Ông cho rằng đây chỉ là một ví dụ khác của cái mà ông gọi là “những tuyên bố zombie” – tức các khẳng định về ưu thế của máy tính lượng tử được lặp đi lặp lại nhưng thiếu bằng chứng thuyết phục.

Theo Aaronson, không có lý do rõ ràng nào để tin rằng kết quả tốt hơn trong thử nghiệm của HSBC thực sự đến từ các hiệu ứng lượng tử. Ngay cả nhóm nghiên cứu của HSBC cũng thừa nhận họ chưa thể giải thích vì sao hệ thống lượng tử của IBM lại cho kết quả vượt trội, và kết luận rằng nghiên cứu “cần được tiếp tục kiểm chứng sâu hơn”.

HSBC không phải là trường hợp duy nhất. Trong vài tháng gần đây, hàng loạt công ty và viện nghiên cứu đã tuyên bố đạt được “ưu thế lượng tử” – cột mốc được mong đợi từ lâu, khi máy tính lượng tử giải quyết được một bài toán mà máy tính cổ điển không thể thực hiện trong thời gian hợp lý.

Google từng công bố một thuật toán lượng tử có tiềm năng mở đường cho việc phát triển các vật liệu hoàn toàn mới. D-Wave tuyên bố công nghệ của họ có thể xử lý những bài toán tối ưu hóa cực kỳ phức tạp. Quantinuum cho biết họ đạt kết quả hứa hẹn trong nghiên cứu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng. Đồng thời, ba nhóm nghiên cứu độc lập làm việc trên hệ thống của IBM cũng công bố các thí nghiệm mà họ cho rằng đã chạm tới ngưỡng ưu thế lượng tử.

Tuy vậy, các tuyên bố này nhanh chóng vấp phải tranh cãi. Bob Sutor, cựu lãnh đạo mảng máy tính lượng tử của IBM, nhận xét rằng có “rất nhiều người đang nhảy lên chuyến tàu phong trào”. Theo ông, trong cuộc đua đầy danh tiếng này, không ít tổ chức muốn nhanh chóng ghi tên mình vào lịch sử hơn là chờ đợi sự đồng thuận khoa học.

“ƯU THẾ LƯỢNG TỬ” – MỤC TIÊU DI ĐỘNG VÀ CUỘC ĐUA VỚI MÁY TÍNH CỔ ĐIỂN

Một trong những lý do khiến tranh cãi chưa thể ngã ngũ là vì khái niệm “ưu thế lượng tử” không hề cố định. Khi các nhà nghiên cứu lượng tử công bố một kết quả vượt trội, cộng đồng lập trình viên và kỹ sư máy tính cổ điển thường nhanh chóng tìm ra những thuật toán hoặc kỹ thuật mới để thu hẹp, thậm chí xóa bỏ khoảng cách đó.

Scott Aaronson ví việc chứng minh ưu thế lượng tử giống như “cố gắng chứng minh một điều không tồn tại”. Bởi chỉ cần một cải tiến bất ngờ từ phía máy tính cổ điển, tuyên bố vượt trội của máy tính lượng tử có thể ngay lập tức mất giá trị.

Điều này đã từng xảy ra với chính Google. Năm 2019, tập đoàn này gây chấn động khi tuyên bố một bài toán mà máy tính cổ điển cần tới 10.000 năm để giải thì máy tính lượng tử của họ chỉ mất vài phút. Nhưng chỉ vài năm sau, nhờ những cải tiến về thuật toán và phần cứng, các hệ thống cổ điển đã có thể giải bài toán tương tự trong khoảng 200 giây.

Sabrina Maniscalco, Giám đốc điều hành của Algorithmiq – một công ty phần mềm lượng tử tại Phần Lan – cho biết thuật toán mô phỏng vật liệu của họ hiện “đã vượt qua tất cả các chuẩn so sánh cổ điển được biết đến”. Tuy nhiên, bà cũng thừa nhận không có gì đảm bảo rằng trong tương lai gần, sẽ không có ai đó tìm ra cách làm tốt hơn bằng máy tính truyền thống.

Để hạn chế tranh cãi, Google cho biết họ đã áp dụng chiến lược “red-teaming” – chủ động mời các nhóm nghiên cứu độc lập tìm mọi cách bác bỏ kết quả của chính mình trước khi công bố. Theo Aaronson, Google hiện là một trong những tổ chức có tuyên bố ưu thế lượng tử đáng tin cậy nhất, bên cạnh Quantinuum và QuEra.

IBM cũng đang cố gắng đưa cuộc tranh luận vào khuôn khổ khoa học hơn. Tháng 11 vừa qua, hãng này hỗ trợ ra mắt một trang web chuyên theo dõi và kiểm chứng các trường hợp được cho là đạt ưu thế lượng tử. Ba ví dụ ban đầu được công bố, trong đó có nghiên cứu của Algorithmiq, được mở cho cộng đồng khoa học toàn cầu đánh giá và phản biện.

Jay Gambetta, Giám đốc Nghiên cứu của IBM, cho rằng các kết quả hiện nay “đã rất gần” với ưu thế lượng tử thực sự. Tuy nhiên, ông cũng thận trọng nhấn mạnh rằng vượt trội về mặt kỹ thuật không đồng nghĩa với khả năng ứng dụng ngay trong thực tế.

TỪ TRÌNH DIỄN KHOA HỌC ĐẾN GIÁ TRỊ KINH TẾ

Ngay cả khi giới chuyên gia đạt được sự đồng thuận rằng máy tính lượng tử đã vượt qua máy tính cổ điển trong một số bài toán cụ thể, điều đó vẫn chưa đảm bảo giá trị thương mại. Nhiều thành tựu ban đầu chỉ mang tính trình diễn khoa học, chẳng hạn như tạo ra các mạch tính toán ngẫu nhiên – những bài toán gần như không có ứng dụng thực tế.

Trong những năm gần đây, trọng tâm nghiên cứu đã dịch chuyển sang các thuật toán có tiềm năng ứng dụng, đặc biệt là mô phỏng vật liệu ở cấp độ nguyên tử. Đây là lĩnh vực được kỳ vọng cao, bởi bản thân các hệ vật chất này cũng tuân theo các quy luật lượng tử, khiến máy tính cổ điển gặp nhiều hạn chế.

Tuy nhiên, các máy tính lượng tử hiện nay vẫn quá nhỏ và quá “ồn” để cho ra kết quả đủ chính xác. Hiện tượng nhiễu và sự tương tác không mong muốn giữa các qubit khiến việc duy trì một phép tính mạch lạc trong thời gian dài trở nên cực kỳ khó khăn.

Jay Gambetta so sánh giai đoạn hiện tại của máy tính lượng tử với thời điểm năm 2012 của trí tuệ nhân tạo. Khi đó, những mạng nơ-ron đầu tiên đạt được bước đột phá trong thị giác máy tính nhưng vẫn chưa thực sự hữu ích. Chỉ sau hơn một thập kỷ phát triển phần cứng, dữ liệu và thuật toán, AI mới bùng nổ và tạo ra giá trị kinh tế khổng lồ.

Nhận thức được điều này, các công ty lượng tử đang chuyển dần trọng tâm từ nghiên cứu thuần túy sang bài toán giá trị kinh tế. Nate Gemelke, Giám đốc chiến lược công nghệ của QuEra, cho rằng câu hỏi quan trọng nhất hiện nay không còn là “ai vượt trội hơn”, mà là “làm sao để xây dựng một cỗ máy thực sự tạo ra tác động với thế giới”. Theo ông, thời điểm đó có thể đến trong vòng hai năm, nhưng cũng có thể phải chờ cả thập kỷ.

Yếu tố then chốt nằm ở việc liệu các hệ thống lượng tử “nhiễu” hiện tại có thể tạo ra kết quả đủ hữu ích hay không. Nếu không, ngành công nghiệp sẽ phải chờ tới thế hệ máy tính lượng tử “chịu lỗi” – nơi các qubit có thể hoạt động ổn định và chính xác hơn. IBM và Google đều đặt mục tiêu xây dựng các hệ thống như vậy vào cuối thập kỷ này, dù nhiều chuyên gia tin rằng mốc thời gian thực tế có thể còn xa hơn.

Dù vậy, điều đó không ngăn cản các doanh nghiệp thử nghiệm. Với một số tổ chức, chỉ riêng việc đạt được kết quả thực nghiệm có vẻ vượt quá khả năng của máy tính cổ điển cũng đã đủ để tiếp tục đầu tư và thăm dò giới hạn, như cách HSBC lý giải cho thử nghiệm giao dịch trái phiếu của mình.

Tuy nhiên, bằng chứng không thể chối cãi rằng các hiệu ứng lượng tử đã được khai thác để giải quyết những vấn đề thực tế trong thế giới thật có lẽ vẫn cần thêm thời gian. Như Gambetta thừa nhận: “Tôi sẽ rất vui nếu được bất ngờ, nhưng với những kết quả mà tôi có thể chứng minh một cách chắc chắn, chúng ta vẫn cần đến máy tính lượng tử chịu lỗi”.