image Chủ Nhật, 01/11/2026

Nhật Bản tiến xa trong cuộc đua lượng tử với máy tính lượng tử bán dẫn lớn nhất thế giới

Sơn Trần

25/06/2025

Chia sẻ

Các nhà nghiên cứu tại Cơ quan Nghiên cứu và Phát triển Quốc gia Nhật Bản (RIKEN) và tập đoàn công nghệ Fujitsu vừa phát triển hệ thống máy tính lượng tử siêu dẫn thuộc hàng lớn nhất thế giới với 256 qubit…

Hệ thống mới của RIKEN và Fujitsu đạt 256 qubit
Hệ thống mới của RIKEN và Fujitsu đạt 256 qubit

Máy tính lượng tử sử dụng các hạt hạ nguyên tử, hay còn gọi là qubit, để tăng khả năng xử lý dữ liệu. Hiện có nhiều loại phần cứng được dùng để xây dựng máy tính lượng tử, trong đó máy tính lượng tử siêu dẫn là loại phổ biến nhất. Một số công ty như Google, IBM và Rigetti đang dẫn đầu trong lĩnh vực này, theo Euronews.

Số lượng qubit càng lớn, tiềm năng xử lý của máy càng cao. Tuy nhiên, để xây dựng hệ thống lượng tử thực sự hiệu quả, những yếu tố khác như nhiễu và khả năng giảm thiểu lỗi cũng đóng vai trò thiết yếu.

Hệ thống mới của RIKEN và Fujitsu đạt 256 qubit – vượt xa Sycamore của Google (70 qubit). Dù IBM đã phát triển bộ xử lý lượng tử Condor với 1.121 qubit, nhưng sản phẩm này chưa được cung cấp rộng rãi cho khách hàng bên ngoài.

Giới chuyên môn cho rằng để khai thác tối đa tiềm năng của máy tính lượng tử, cần tới một triệu qubit.

TĂNG MẬT ĐỘ GẤP 4 LẦN

Không chỉ phát triển hệ thống với số qubit thuộc hàng lớn nhất, các nhà nghiên cứu còn thành công trong việc tăng mật độ qubit lên gấp bốn lần bằng cách tích hợp 256 qubit vào cùng một không gian vỏ máy trước đây chỉ chứa 64 qubit.

Họ cho biết thành công này là nhờ kết hợp công nghệ tích hợp mật độ cao và thiết kế nhiệt tiên tiến. Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã lắp ráp các “ô đơn vị” gồm 4 qubit đặt cạnh nhau và liên kết chúng theo cấu trúc ba chiều – gọi là kết nối 3D.

“Nhờ cấu trúc này, chúng tôi có thể mở rộng chip lượng tử mà không cần thay đổi thiết kế. Chúng tôi có thể chế tạo chip với kích thước bất kỳ bằng cách sử dụng cấu trúc kết nối ba chiều”, ông Yoshiyasu Doi, nhà nghiên cứu cao cấp tại Trung tâm Hợp tác RIKEN RQC-FUJITSU, chia sẻ với giới báo chí.

Tập đoàn công nghệ Fujitsu cho biết kỹ thuật này cho phép mở rộng số lượng qubit một cách hiệu quả mà không cần tái thiết kế phức tạp.

“Chúng ta cần phát triển công nghệ lượng tử từng bước một. Để giải quyết các bài toán thực tế, cần xây dựng hệ thống với một triệu qubit”, ông Yoshiyasu Doi nói thêm.

Máy tính lượng tử cần vận hành trong điều kiện cực lạnh. Các qubit có kích thước lớn thường tạo ra nhiều nhiệt, nên đòi hỏi nhiều không gian hơn.

Hệ thống 256 qubit mới được thiết kế tại Trung tâm Hợp tác RIKEN RQC-FUJITSU ở Wako, Nhật Bản, đi kèm hệ thống làm mát có thể đạt nhiệt độ 20 millikelvin – gần bằng không độ tuyệt đối, mức lạnh nhất trong tự nhiên.

“Vấn đề nhiệt là một trong những thách thức lớn khi tích hợp nhiều thành phần. Trong thiết kế mới, chúng tôi đã giảm được hơn 60% công suất của bộ khuếch đại. Cân bằng nhiệt là yếu tố then chốt để xây dựng hệ thống lượng tử quy mô lớn”, ông Doi nói.

Trong quá trình xây dựng hệ thống lượng tử, mỗi qubit đều cần có cổng đầu vào và đầu ra. Khi số lượng qubit tăng lên, việc mở rộng quy mô sẽ đòi hỏi hệ thống đóng gói phức tạp hơn, nhiều cáp kết nối hơn và hạ tầng làm lạnh sâu (cryogenic infrastructure) để duy trì hoạt động ổn định.

“Một trong những bước tiến quan trọng mà Fujitsu đang chứng minh là nâng mật độ kết nối cáp lên mức cao hơn”, ông Jonathan Burnett, Phó Giám đốc nghiên cứu tại Trung tâm Máy tính Lượng tử Quốc gia Anh, chia sẻ.

Ông Burnett cho biết, trong khi các doanh nghiệp Hoa Kỳ như IBM và AWS đã phát triển hệ thống tích hợp cáp mật độ cao tương tự, hiện tại chưa có nhóm nghiên cứu nào ở châu Âu triển khai hệ thống đạt đến mật độ cáp như của Fujitsu.

“Trên bình diện toàn châu Âu, đây sẽ là bước tiến đáng kể”, ông Burnett nhận định.

MỤC TIÊU 1.000 QUBIT VÀO NĂM 2026

Fujitsu đặt mục tiêu ra đời máy tính lượng tử 1.000 qubit vào năm 2026
Fujitsu đặt mục tiêu ra đời máy tính lượng tử 1.000 qubit vào năm 2026

Fujitsu cho biết họ đang hướng tới mục tiêu cho ra đời máy tính lượng tử 1.000 qubit vào năm 2026.

“Máy tính 1.000 qubit sẽ là thiết bị tiêu tốn rất nhiều chi phí. Vì vậy trước tiên, chúng tôi phải phát triển công nghệ để xây dựng hệ thống lớn như vậy… Nhờ thiết kế có mật độ cao như hiện nay, chúng tôi có thể mở rộng quy mô lên 1.000 qubit”, ông Yoshiyasu Doi khẳng định.

Theo chuyên gia, việc mở rộng quy mô là yếu tố then chốt để khai thác hiệu quả tiềm năng của máy tính lượng tử siêu dẫn.

“Khi mở rộng quy mô, bạn sẽ bắt đầu gặp phải những vấn đề mới – những vấn đề chỉ xảy ra khi bạn cố gắng thực hiện 10 thứ cùng lúc, và sẽ không bao giờ xuất hiện nếu bạn chỉ làm việc với quy mô nhỏ hơn”, ông Burnett phân tích. “Điều đáng chú ý là Fujitsu đang phải đối mặt với những vấn đề thực sự về quy mô, một phần tất yếu khi vận hành số lượng qubit lớn”.

Tuy nhiên, các chuyên gia cũng nhấn mạnh rằng chất lượng của qubit quan trọng không kém số lượng.

MỞ CỬA CHO TỔ CHỨC NGHIÊN CỨU VÀ DOANH NGHIỆP TOÀN CẦU

Hệ thống máy tính lượng tử 256 qubit mới hiện có thể được truy cập thông qua nền tảng đám mây, cho phép các công ty và viện nghiên cứu trên toàn thế giới chạy phép tính phức tạp.

“Đây là nền tảng lượng tử kết hợp, sử dụng cả máy tính lượng tử thật và trình mô phỏng lượng tử. Chúng tôi cung cấp hệ thống này cho khách hàng và đơn vị hợp tác, bao gồm viện nghiên cứu trên toàn cầu”, ông Doi nói.

Fujitsu cho biết hiện công ty đang hợp tác với bốn doanh nghiệp tại Nhật Bản, hoạt động trong nhiều lĩnh vực từ tài chính đến hóa chất, và có kế hoạch mở rộng quan hệ đối tác ra quốc tế. Một số quan hệ hợp tác khác đã được thiết lập, nhưng công ty chưa tiết lộ chi tiết vì lý do bảo mật.

Máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ mang lại đột phá trong nghiên cứu dược phẩm, tài chính và phát triển vật liệu mới nhờ khả năng tính toán vượt trội.

Tuy nhiên, toàn ngành đều thống nhất rằng hành trình hướng đến máy tính lượng tử thực sự hữu ích vẫn còn dài. Một triệu qubit thường được xem là mốc quan trọng để đạt đến khả năng tính toán lượng tử quy mô lớn và chống lỗi (fault-tolerant), có thể giải bài toán thực tiễn và phức tạp.

Năm 2023, Vương quốc Anh công bố nhiệm vụ Lượng tử số 1 như một phần của lộ trình quốc gia nhằm phát triển máy tính lượng tử hữu dụng. Theo đó, cần khoảng một triệu qubit vật lý để chạy thuật toán thực tế như Shor – một chuẩn tham chiếu phổ biến trong ngành.

Tuy nhiên, các hệ thống nhỏ hơn được xem là bước đệm cần thiết.

“Chúng ta phải tiến từng bước với công nghệ lượng tử. Để giải quyết bài toán thực tế, chúng ta cần xây dựng hệ thống một triệu qubit. Và theo nghĩa đó, việc phát triển hệ thống 1.000 qubit là một trong những bước đi quan trọng”, ông Doi khẳng định.

Dòng sự kiện:

Công nghiệp bán dẫn

Sắp diễn ra hội thảo “Bảo mật hậu lượng tử” dành cho lãnh đạo các tổ chức, doanh nghiệp tại Việt Nam

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI) và máy tính lượng tử đang đẩy nhanh tốc độ tấn công mạng mà còn làm dấy lên mối đe dọa “thu thập hôm nay, giải mã tương lai”, đặt dữ liệu nhạy cảm trước nguy cơ bị đánh cắp ngay từ bây giờ để chờ giải mã sau này.

13:57 29/10/2026
Nghiên cứu của IDC & Intel: Gần 90% lãnh đạo công nghệ thông tin xem Agentic AI là ưu tiên trọng yếu trong 12–24 tháng tới

Khoảng cách lớn giữa kỳ vọng chiến lược và nguồn lực đầu tư đang buộc các doanh nghiệp phải tái định hình chiến lược công nghệ.

13:43 29/10/2026
Mỹ đưa helium vào danh mục vật liệu trọng yếu cho chuỗi cung ứng bán dẫn

Mỹ đã đưa helium vào danh mục vật liệu trọng yếu nhằm củng cố nguồn cung cho ngành bán dẫn và công nghệ tiên tiến, trong bối cảnh nhu cầu toàn cầu tăng nhanh hơn sản lượng và những gián đoạn địa chính trị làm gia tăng rủi ro chuỗi cung ứng…

09:55 29/10/2026
OpenAI công bố AI giải các bài toán lớn trong toán học, khoa học máy tính và vật lý

OpenAI cho biết các mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) của công ty đã đạt ba kết quả nghiên cứu quan trọng trong toán học, khoa học máy tính và vật lý. Các công trình sẽ được chuyển cho những nhóm chuyên gia độc lập thẩm định...

09:55 28/10/2026
Các chính phủ siết ứng dụng AI trong công vụ, lo ngại an ninh dữ liệu

ChatGPT và Claude nằm trong danh sách các công cụ AI không được Chính phủ Thụy Điển phê duyệt, cùng với DeepSeek của Trung Quốc, do những lo ngại về an toàn dữ liệu...

16:27 27/10/2026
Nhà khoa học đứng sau công nghệ lọc nước giá rẻ: Khoa học phải tạo ra thay đổi cho xã hội

Theo GS. Thalappil Pradeep, người từng nhận Giải Đặc biệt VinFuture 2022, giá trị của khoa học không chỉ nằm ở việc một công trình được vinh danh hay một nhà nghiên cứu được ghi nhận. Điều quan trọng hơn là tri thức được chuyển hóa thành những giải pháp hữu ích cho cộng đồng…

20:03 26/10/2026
Công nghệ mở hướng cá nhân hóa dinh dưỡng cho thú cưng

Nhu cầu dinh dưỡng của chó, mèo thay đổi theo từng giai đoạn sống. Cảm biến đeo và trí tuệ nhân tạo đang mở ra khả năng theo dõi hoạt động, hỗ trợ điều chỉnh khẩu phần ăn sát hơn với thể trạng của từng vật nuôi…

08:59 26/10/2026
Báo chí hội tụ: Từ một nguồn tin đến sản phẩm đa nền tảng

Từ một nguồn thông tin, các sản phẩm cần được tổ chức, phân phối theo nguyên tắc “đúng nội dung, đúng nền tảng, đúng thời điểm”, đồng thời có thể đo lường hiệu quả tiếp cận công chúng...

08:58 26/10/2026
Hà Nội mở rộng hỗ trợ doanh nghiệp khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo

Hà Nội sẽ hỗ trợ chi phí đầu tư, nâng cấp hạ tầng khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số, đồng thời hỗ trợ doanh nghiệp kết nối hệ sinh thái, đào tạo và xúc tiến thương mại công nghệ...

07:58 23/10/2026
Startup Mỹ tuyên bố dùng AI thiết kế virus để điều trị bệnh

Các nhà khoa học vừa công bố lần đầu tiên sử dụng virus được thiết kế bằng trí tuệ nhân tạo (AI) để điều trị cho một bệnh nhân...

08:51 22/10/2026