Q-Ctrl dựa vào thiết bị lượng tử của IBM tuyên bố đạt được “lợi thế lượng tử thực dụng”…… Cuộc tranh luận về thương mại hóa lại nổ ra

Trong khi tính toán lượng tử vẫn dao động giữa “kỳ vọng” và “hoài nghi” trong thời gian dài, công ty phần mềm hạ tầng lượng tử của Úc Q-CTRL tuyên bố đã xác nhận “ưu việt lượng tử thực dụng” bằng cách sử dụng phần cứng công khai của IBM để kiểm tra. Công ty cho biết, hiệu suất của họ vượt qua các xác nhận lý thuyết, thể hiện lợi thế về hiệu năng gấp 3000 lần so với tính toán truyền thống trong các vấn đề công nghiệp thực tế, làm nóng lại cuộc tranh luận về thời điểm thương mại hóa tính toán lượng tử.

Trụ sở tại Los Angeles, Mỹ và Sydney, Úc, Q-CTRL tuần này công bố đã giải quyết một vấn đề phân tích hành vi electron trong vật liệu tiên tiến bằng cách sử dụng thiết bị của IBM ($IBM). Theo phía công ty, vấn đề này có sự tương tác cực kỳ phức tạp giữa các electron, khiến gánh nặng tính toán của siêu máy tính truyền thống tăng vọt. Q-CTRL giải thích rằng, trong vấn đề này, họ đã đạt hiệu suất cao hơn khoảng 3000 lần so với phương pháp truyền thống đồng thời duy trì độ chính xác chấp nhận được.

Giám đốc điều hành (CEO) Michael Biercuk phát biểu trong cuộc phỏng vấn tại sự kiện IBM “Think 2026” diễn ra ở Boston, Mỹ vào ngày 5 tháng 5 năm 2026: “Máy móc thực dụng đã có mặt ở đây.” Ông nhấn mạnh: “Trong những vấn đề thực sự quan trọng đối với mọi người, chúng tôi khiến thiết bị của IBM thể hiện tốt hơn các phương án thay thế tối ưu truyền thống.” Ông đánh giá rằng, thành tựu này không đơn thuần là một cuộc thi benchmark, mà là bước ngoặt trong việc chuyển đổi hệ thống lượng tử từ lĩnh vực nghiên cứu sang công cụ giải quyết các vấn đề thực tế trong hóa học, khoa học vật liệu, định hướng, tối ưu hóa, v.v.

Tại sao khoa học vật liệu lại quan trọng

Nội dung cốt lõi của thử nghiệm này là mô phỏng vật chất có tương tác mạnh giữa các electron. Các vấn đề này liên quan chặt chẽ đến nghiên cứu siêu dẫn nhiệt độ cao, pin mật độ cao, vật liệu quang điện thế hệ tiếp theo, mang lại ảnh hưởng lớn đến ngành công nghiệp. Đặc biệt, siêu dẫn nhiệt độ cao, nhờ khả năng truyền dòng điện không trở ở nhiệt độ cao hơn, đã thu hút sự chú ý lâu dài, nhưng nguyên lý đằng sau vẫn chưa rõ ràng.

Trên máy tính truyền thống, tương tác giữa các electron trở nên phức tạp theo cấp số nhân với quy mô hệ thống, dẫn đến chi phí tính toán tăng nhanh chóng. Ngược lại, máy tính lượng tử tuân theo các định luật cơ học lượng tử của chính vật chất, về lý thuyết có thể tính toán các tương tác này một cách tự nhiên hơn. Có thể nói, Q-CTRL đang nhắm vào điểm này, cố gắng chứng minh tính “thực dụng” của tính toán lượng tử.

Tuy nhiên, quan điểm thị trường chưa chắc đã chuyển sang lạc quan ngay lập tức. Máy tính lượng tử vẫn đối mặt với hạn chế về công nghệ: đơn vị thông tin của chúng, qubit, cực kỳ không ổn định, tỷ lệ lỗi cao, và cần môi trường nhiệt cực thấp. Do đó, nhiều nhà nghiên cứu vẫn cho rằng, thương mại hóa còn xa.

Tính toán lượng tử vẫn dao động giữa “kỳ vọng” và “hoài nghi”, nhưng công ty phần mềm hạ tầng lượng tử của Úc Q-CTRL tuyên bố đã thể hiện “ưu việt lượng tử thực dụng” không chỉ dừng lại ở xác nhận lý thuyết. Công ty giải thích rằng, trong các vấn đề công nghiệp thực tế, hiệu suất của họ cao hơn gấp 3000 lần so với tính toán truyền thống, làm sống lại cuộc tranh luận về thời điểm thương mại hóa tính toán lượng tử.

Q-CTRL, có trụ sở tại Los Angeles, Mỹ và Sydney, Úc, tuần này công bố đã sử dụng thiết bị của IBM ($IBM) để giải quyết vấn đề phân tích hành vi electron trong vật liệu tiên tiến. Công ty giải thích rằng, họ đã đạt hiệu suất cao hơn khoảng 3000 lần so với phương pháp truyền thống đồng thời duy trì độ chính xác chấp nhận được. Giám đốc điều hành Michael Biercuk phát biểu tại sự kiện “Think 2026” của IBM ở Boston: “Máy móc thực dụng đã có mặt,” và nói thêm “Trong những vấn đề thực sự quan trọng đối với mọi người, chúng tôi khiến thiết bị của IBM thể hiện tốt hơn các phương án thay thế tối ưu truyền thống.” Ông cho biết, thành tựu này không chỉ đơn thuần là một cuộc cạnh tranh benchmark, mà là bước ngoặt trong việc chuyển đổi hệ thống lượng tử từ lĩnh vực nghiên cứu sang công cụ giải quyết các vấn đề thực tế trong hóa học, khoa học vật liệu, định hướng, tối ưu hóa.

Tại sao khoa học vật liệu lại quan trọng

Nội dung cốt lõi của thử nghiệm này là mô phỏng vật chất có tương tác mạnh giữa các electron. Các vấn đề này liên quan chặt chẽ đến nghiên cứu siêu dẫn nhiệt độ cao, pin mật độ cao, vật liệu quang điện thế hệ tiếp theo, mang lại ảnh hưởng lớn đến ngành công nghiệp. Đặc biệt, siêu dẫn nhiệt độ cao, nhờ khả năng truyền dòng điện không trở ở nhiệt độ cao hơn, đã thu hút sự chú ý lâu dài, nhưng nguyên lý đằng sau vẫn chưa rõ ràng.

Trên máy tính truyền thống, tương tác giữa các electron trở nên phức tạp theo cấp số nhân với quy mô hệ thống, dẫn đến chi phí tính toán tăng nhanh chóng. Ngược lại, máy tính lượng tử tuân theo các định luật cơ học lượng tử của chính vật chất, về lý thuyết có thể tính toán các tương tác này một cách tự nhiên hơn. Q-CTRL đang cố gắng chứng minh tính “thực dụng” của tính toán lượng tử trong lĩnh vực này.

Tuy nhiên, rất khó để thị trường ngay lập tức chuyển sang lạc quan. Máy tính lượng tử vẫn gặp hạn chế về công nghệ, như qubit không ổn định, tỷ lệ lỗi cao, và cần môi trường nhiệt cực thấp. Do đó, nhiều nhà nghiên cứu vẫn cho rằng, thương mại hóa còn cần thời gian dài hơn.

Chìa khóa thành công nằm ở phần mềm chứ không phải phần cứng

CEO Biercuk đề xuất rằng, “phần mềm” là chìa khóa để vượt qua các giới hạn này. Phương pháp của ông không phải là chế tạo lại phần cứng, mà là xây dựng phần mềm hạ tầng trên các thiết bị lượng tử hiện có, nhằm giảm lỗi và tối ưu hóa việc sử dụng qubit. Ông ví von như các thuật toán sửa lỗi để sửa dữ liệu bị hỏng do lỗi trong bán dẫn hoặc nhiễu.

Biercuk là tiến sĩ vật lý tại Đại học Harvard, từng là giảng viên điều khiển lượng tử, và sáng lập Q-CTRL cách đây khoảng 9 năm. Công ty này chuyên về ổn định và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống lượng tử. Theo công ty, phần mềm của họ có thể tự động chọn qubit phù hợp cho các thuật toán, giảm nhiễu giữa các qubit, và tối đa hóa độ chính xác đo lường. Nhờ các tối ưu này, họ đã có thể xử lý hơn 14.000 phép tính rối loạn lượng tử. Rối loạn lượng tử là hiện tượng các hạt chia sẻ trạng thái lượng tử duy nhất và ảnh hưởng lẫn nhau tức thì, là nền tảng cho khả năng tính toán của máy lượng tử.

CEO Biercuk mô tả: “Chính phần mềm giúp phần cứng ‘kể chuyện’.” Điều này về cơ bản có nghĩa là, ngay cả khi phần cứng lượng tử chưa hoàn hảo, phần mềm vẫn có thể nâng cao hiệu quả của nó lên mức có ý nghĩa ngay lập tức.

Thử nghiệm thương mại hóa mở rộng sang lĩnh vực định hướng và quốc phòng

Q-CTRL cũng đã thử nghiệm khả năng thương mại trong các lĩnh vực khác ngoài khoa học vật liệu. Năm ngoái, họ công bố một hệ thống định hướng không cần GPS. Hệ thống này kết hợp cảm biến lượng tử và công nghệ giảm nhiễu dựa trên phần mềm, phát hiện các biến đổi nhỏ của từ trường Trái đất, có thể dùng làm phương tiện định hướng phụ khi tín hiệu GPS bị gián đoạn hoặc nhiễu loạn.

Công nghệ này đã bước vào giai đoạn triển khai thực tế một phần. Khách hàng của công ty gồm Lockheed Martin ($LMT) và Airbus. Các vấn đề tối ưu hóa như lập kế hoạch tuyến đường, điều phối vận chuyển, lập kế hoạch vận tải quân sự cũng nằm trong các lĩnh vực ứng dụng của tính toán lượng tử. Điều này cho thấy, tính toán lượng tử không còn chỉ là công nghệ trong phòng thí nghiệm, mà đã có thể mở rộng ra thực tế quốc phòng, hàng không và công nghiệp.

Q-CTRL hiện tập trung hơn vào khả năng “khả năng tính toán chính xác” hay “khả năng khám phá các vấn đề chưa thể giải quyết trước đây”. Công ty xác nhận, hiện họ có thể kiểm soát sai số trong phạm vi dưới 1%, và dự kiến mở rộng nghiên cứu sang các lĩnh vực như pin năng lượng cao, vật liệu quang điện, động học hóa học, và các lĩnh vực chưa rõ khác. Nếu có thể dự đoán tương tác của ánh sáng với vật liệu đặc biệt hoặc hợp chất mới trước khi tổng hợp, thời gian nghiên cứu có thể rút ngắn từ vài năm xuống còn vài tháng, đồng thời giảm đáng kể chi phí.

IBM cũng tuyên bố: “Hiện nay là vấn đề kỹ thuật chứ không còn là vấn đề khoa học”

Thông báo này dự kiến sẽ làm tăng thêm các tranh luận trong ngành về việc liệu tính toán lượng tử đã thực sự bắt đầu mang lại ý nghĩa thương mại hay chưa. CEO Arvind Krishna của IBM phát biểu tại cùng sự kiện: “Những người bỏ qua tính toán lượng tử nghĩ rằng đây vẫn là một vấn đề chưa được giải quyết về mặt khoa học. Điều đó không còn đúng nữa. Hiện tại, đây là một vấn đề kỹ thuật.” Ông bổ sung rằng, IBM dự kiến trong năm nay có thể đạt được “ưu việt lượng tử”.

CEO Biercuk cũng không nghĩ rằng, tính toán lượng tử sẽ thay thế CPU truyền thống để trở thành thiết bị phổ biến. Ngược lại, ông dự đoán nó sẽ giống như GPU, như một “bộ tăng tốc chuyên dụng” để thúc đẩy các nhiệm vụ đặc thù, kết hợp với các phương pháp tính truyền thống, hình thành cấu trúc lai. Ông giải thích rằng, hiện tại, các thiết bị lượng tử hoạt động gần như ở cấp độ “ngôn ngữ hợp ngữ”, nhưng về lâu dài, việc phát triển các công cụ trừu tượng cao cấp giúp các nhà phát triển bình thường dễ sử dụng sẽ là yếu tố then chốt.

Để biến thành công này thành nhận thức chung của ngành, cần có sự xác thực độc lập và nhiều ví dụ hơn. Nhưng rõ ràng, khả năng cạnh tranh của tính toán lượng tử có thể sẽ thể hiện rõ nhất qua “sửa lỗi phần mềm” và “ứng dụng trong công nghiệp”, chứ không chỉ dựa vào hiệu năng phần cứng. Nhận thức rằng tính toán lượng tử còn xa vời, ít nhất ở cấp độ thị trường, đang bước vào giai đoạn cần phải viết lại chính nó.