Công nghệ này sử dụng các nguyên lý của cơ học lượng tử để giải quyết những bài toán vượt ngoài khả năng của các siêu máy tính cổ điển mạnh nhất, và từ lâu đã được xem là mang tính tương lai. Tuy nhiên, những bước tiến nhanh chóng gần đây đã thúc đẩy dòng vốn đầu tư vào lĩnh vực này tăng mạnh, đồng thời làm dấy lên các cuộc thảo luận về cách những cỗ máy tính đầy sức mạnh này sẽ tích hợp với các ngành như lĩnh vực trung tâm dữ liệu vốn đang bùng nổ.
“Đến cuối thập kỷ này, chúng tôi tự tin rằng sẽ có những cỗ máy trong các trung tâm dữ liệu có giá trị thương mại…Tôi không thể nói điều này rõ ràng như vậy vào năm ngoái, nhưng năm nay, tôi có thể khẳng định rằng đến năm 2029, chúng ta sẽ có những cỗ máy có giá trị thương mại, nghĩa là chúng sẽ thực hiện các phép tính mà máy tính cổ điển không thể làm được”, Zulfi Alam, phó chủ tịch tập đoàn phụ trách mảng Điện toán lượng tử của Microsoft cho biết.
Máy tính cổ điển sử dụng các công tắc (hay còn gọi là bit) để cho dòng điện đi qua hoặc chặn lại tại một thời điểm nhất định nhằm thực hiện tính toán. Số lượng bit càng lớn thì sức mạnh xử lý càng cao. Trong khi đó, máy tính lượng tử khai thác khả năng của một số vật liệu ở nhiệt độ cực thấp có thể tồn tại đồng thời ở cả trạng thái “bật” và “tắt”. Nhờ vậy, các bit lượng tử (qubit) có thể thực hiện cùng một phép tính với tốc độ vượt trội hơn rất nhiều.
Microsoft đã công bố chip điện toán lượng tử mới gọi là Majorana, nằm trong số các công ty cung cấp điện toán đám mây quy mô lớn (hyperscalers) - những công ty cung cấp năng lực tính toán có thể nhanh chóng mở rộng khi nhu cầu tăng lên - như Google và Amazon đang đầu tư mạnh vào công nghệ này.
Patrick Moorhead, Giám đốc điều hành và nhà phân tích chính tại Moor Insights & Strategy cho biết ông cũng đang nhìn thấy các công ty cung cấp điện toán đám mây quy mô lớn và các nhà cung cấp nền tảng tăng cường đầu tư thông qua truy cập đám mây, kiểm soát giá cả và nền tảng dành cho nhà phát triển, trong khi lĩnh vực quốc phòng đang đầu tư sớm vào cả điện toán lượng tử và mạng lưới lượng tử.
Theo Trung tâm Kinh tế Chính trị Quốc tế Châu Âu (ECIPE), các chính phủ cũng đang tăng cường đầu tư, với Trung Quốc dẫn đầu với gần 18 tỷ USD đầu tư công vào công nghệ lượng tử, tiếp theo là Liên minh châu Âu (EU).
Theo Ellie Brown, nhà phân tích kinh tế điện toán lượng tử và điện toán đám mây tại S&P Global Market Intelligence, hầu hết các lộ trình phát triển của ngành hiện nay đều đặt việc triển khai các hệ thống này vào khung thời gian 2028-2032.
Madeleine Jenkins, nhà phân tích tại UBS cũng nhận thấy những lợi ích của điện toán lượng tử sẽ xuất hiện vào đầu những năm 2030, ngay cả khi các lộ trình của các công ty đang hướng đến điều này sớm hơn. “Nhiều công ty nói với tôi rằng năm 2027 sẽ là một năm quan trọng đối với điện toán lượng tử xét về lộ trình phát triển và những thành tựu đạt được”, bà cho biết.
Nhìn chung, những mốc thời gian này báo hiệu một lĩnh vực đang tiến dần đến việc triển khai thực tế, đồng thời đặt ra những câu hỏi quan trọng về việc cơ sở hạ tầng dữ liệu hiện nay cần phải phát triển như thế nào để hỗ trợ điều đó.
| |
Trung Quốc đang dẫn đầu mức đầu tư vào công nghệ lượng tử |
Thay đổi nhu cầu năng lượng
Trong một báo được công bố vào tháng 1, các nhà phân tích của UBS cho biết ngành công nghiệp đang tiến gần đến việc hoàn thiện một máy tính lượng tử có thể tốn hàng chục triệu đô la để xây dựng nhưng có khả năng giải quyết một vấn đề trong 200 giây mà một siêu máy tính thông thường phải mất 10.000 năm mới giải quyết được.
Khi nói đến tác động đến hệ sinh thái trung tâm dữ liệu, các chuyên gia cho rằng điện toán lượng tử có khả năng làm giảm nhu cầu năng lượng của các cơ sở tiêu thụ nhiều điện năng, đồng thời giảm khối lượng công việc cần thiết để đào tạo AI.
“Về mặt năng lượng, điện toán lượng tử sẽ chỉ cần một phần nhỏ so với lượng năng lượng mà một trung tâm dữ liệu sử dụng…Điều quan trọng nhất là thời gian; nếu chúng ta giải cùng một vấn đề mà trước đây mất hàng nghìn, thậm chí hàng chục nghìn giờ, và thay thế nó bằng một máy tính lượng tử chỉ mất vài giây hoặc vài phút, thì rõ ràng sẽ cần ít năng lượng hơn rất nhiều”, nhà phân tích Madeleine Jenkins cho biết.
Mặc dù công nghệ lượng tử đang phát triển nhanh chóng, nhưng trong ngắn hạn, khó có khả năng nó sẽ thay thế hoàn toàn điện toán cổ điển mà các trung tâm dữ liệu hiện đang sử dụng.
“Lý tưởng nhất là hiệu quả tổng thể của khối lượng công việc giải quyết vấn đề sẽ giảm xuống, nhưng nó sẽ không phải là sự thay thế hoàn toàn”, nhà phân tích Ellie Brown cho biết
“Máy lượng tử không phải là một thực thể độc lập. Nó là một công cụ lai. Nó là một bộ tăng tốc lượng tử cần một máy tính hiệu năng cao đặt rất gần nó”, ông Zulfi Alam cho biết.
Thách thức phía trước
Việc xây dựng loại hệ thống lượng tử bên trong môi trường trung tâm dữ liệu thực tế sẽ không đơn giản và có thể yêu cầu các cơ sở hoàn toàn mới được xây dựng chuyên dụng.
Hiện chỉ có một số ít máy tính lượng tử chuyên dụng được triển khai trong các trung tâm dữ liệu, và các nhà cung cấp lượng tử hiện đang thảo luận về một bộ tiêu chuẩn ngành để giúp đơn giản hóa việc áp dụng rộng khắp hơn. Ngoài ra vẫn còn một lượng lớn công việc tùy chỉnh cần được thực hiện để tích hợp các hệ thống lượng tử vào các trung tâm dữ liệu và chúng ta cũng đang thiếu một số nhân tài về lượng tử để tận dụng điều đó và cài đặt hiệu quả.
Tim Adams, chủ tịch kiêm CEO của Viện Tài chính Quốc tế (IIF) cho biết những trở ngại này củng cố nhu cầu tiếp tục đầu tư vào cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu trong thập kỷ tới.
“Các trung tâm dữ liệu là cần thiết để thúc đẩy chuyển đổi công nghệ và nên được xem là một trong số những khoản đầu tư khả thi trên con đường dẫn đến những thành tựu mang tính chuyển đổi mà chúng ta chắc chắn sẽ thấy trong vòng 10 năm tới”, ông cho biết.
Đặc biệt, sự bùng nổ hoạt động mua bán và sáp nhập (M&A) nhằm xây dựng năng lực cần thiết cho giai đoạn thương mại hóa của điện toán lượng tử đã diễn ra.
“Hoạt động M&A đã diễn ra mạnh mẽ trong ba tháng qua…Đã có rất nhiều hoạt động định vị trong lĩnh vực này không chỉ để giúp cải thiện nhân tài và công nghệ lượng tử, mà còn để giúp kiểm soát chuỗi cung ứng”, nhà phân tích Ellie Brown cho biết.
Cùng với những cơ hội mà điện toán lượng tử mang lại, bảo mật dữ liệu có lẽ là rủi ro lớn nhất.
Theo UBS, một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể phá vỡ các phương pháp mã hóa hiện tại, có nghĩa là các hệ thống bảo mật sẽ không còn đáng tin cậy. Báo cáo của UBS cảnh báo rằng các công ty sẽ phải triển khai các kỹ thuật mã hóa an toàn lượng tử mới, và việc đầu tư vào những kỹ thuật này sẽ phải bắt đầu trong vài năm tới.
Ngay cả với sự bùng nổ đầu tư này, ông Alam của Microsoft cảnh báo rằng con đường phía trước sẽ không dễ dàng. Ông dự đoán sẽ có vô vàn thách thức khi các máy lượng tử đi vào hoạt động - từ việc đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất đến giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp - tất cả đều cần phải "hội tụ đúng thời điểm" để điều kỳ diệu thực sự xảy ra.