Công nghệ lượng tử: Tư duy phát triển mới trong kỷ nguyên kinh tế số

Tại buổi làm việc của Thường trực Ban Chỉ đạo Trung ương về phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số cho ý kiến về Đề án “Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ lượng tử phục vụ phát triển kinh tế-xã hội, đảm bảo quốc phòng, an ninh,” Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm, Trưởng Ban Chỉ đạo Trung ương nhấn mạnh phải thống nhất nhận thức công nghệ lượng tử là vấn đề chiến lược quốc gia, không chỉ là vấn đề nghiên cứu khoa học đơn thuần.

Đây không chỉ là định hướng cho lĩnh vực nghiên cứu khoa học, mà còn là bước xác lập tư duy phát triển mới của Việt Nam trong kỷ nguyên kinh tế số và cạnh tranh công nghệ cao.

Cần đầu tư bài bản cho vật lý lượng tử, toán học

Từ góc độ nghiên cứu về vật lý, Giáo sư, Tiến sỹ Nguyễn Quang Báu, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội cho rằng, về bản chất khoa học vật lý lý thuyết, công nghệ lượng tử được xây dựng trên những nguyên lý nền tảng của cơ học lượng tử như chồng chập lượng tử, rối lượng tử và xuyên hầm lượng tử.

Chính những hiện tượng này giúp các hệ lượng tử có khả năng xử lý thông tin theo cách hoàn toàn khác với máy tính cổ điển. Năng lực tính toán chính là một trong nhiều ý nghĩa chiến lược của công nghệ lượng tử

Đối với Việt Nam, điều này đặc biệt quan trọng khi chúng ta đặt công nghệ lượng tử trong tổng thể chiến lược phát triển quốc gia cho thấy, Việt Nam không muốn đứng ngoài cuộc cạnh tranh công nghệ toàn cầu. Bên cạnh yếu tố kinh tế, công nghệ lượng tử còn liên quan trực tiếp tới an ninh quốc gia và quốc phòng. Đây là khía cạnh có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

Hiện nay, toàn bộ hệ thống tài chính, quốc phòng, hành chính và dữ liệu quốc gia đều phụ thuộc vào các công nghệ mã hóa truyền thống. Tuy nhiên, khi máy tính lượng tử đạt tới quy mô đủ lớn, nhiều thuật toán mã hóa hiện nay có thể bị phá vỡ trong thời gian rất ngắn.

Trong tương lai, máy tính lượng tử có thể giải quyết những bài toán mà siêu máy tính hiện nay phải mất hàng nghìn năm mới xử lý được. Ví dụ, trong lĩnh vực vật liệu học, công nghệ lượng tử cho phép mô phỏng chính xác cấu trúc điện tử của vật liệu để thiết kế các loại vật liệu mới phục vụ công nghiệp bán dẫn, năng lượng tái tạo hay hàng không vũ trụ. Điều đó tạo ra thách thức rất lớn đối với an ninh mạng và chủ quyền dữ liệu. Chính vì vậy, nhiều quốc gia đã xem công nghệ lượng tử là một phần của chiến lược an ninh quốc gia.

Ngoài ra, công nghệ lượng tử còn có vai trò đặc biệt trong lĩnh vực cảm biến lượng tử. Các cảm biến lượng tử có độ chính xác cực cao, có thể ứng dụng trong dẫn đường, trắc địa, phát hiện vật thể ngầm, nghiên cứu tài nguyên và quốc phòng. Trong bối cảnh cạnh tranh địa chiến lược ngày càng phức tạp, đây là lĩnh vực mà nhiều quốc gia lớn đang đầu tư rất mạnh.

Quán triệt nguyên tắc của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước: "Đi sớm về nhận thức, đi chắc về nền tảng, đi đúng vào những khâu có thể tạo năng lực thật và giá trị thật," tránh tư duy phong trào hay đầu tư dàn trải, Giáo sư, Tiến sỹ Nguyễn Quang Báu đề xuất các hướng nghiên cứu ưu tiên cốt lõi, phù hợp với thực tiễn và lợi thế của Việt Nam như: nghiên cứu mật mã hậu lượng tử, truyền thông lượng tử và mạng lượng tử...

Truyền thông lượng tử, dựa trên nguyên lý rối lượng tử, về lý thuyết có thể bảo đảm mức độ an toàn gần như tuyệt đối, bởi mọi hành vi nghe lén đều làm thay đổi trạng thái hệ lượng tử và có thể bị phát hiện ngay lập tức.

Đây sẽ là nền tảng quan trọng cho hệ thống thông tin quân sự, tài chính và dữ liệu chiến lược trong tương lai. Đồng thời, Việt Nam cần tận dụng hạ tầng điện toán đám mây của các tập đoàn lớn toàn cầu để chạy thử nghiệm các thuật toán lượng tử; tập trung vào các bài toán tối ưu hóa mà các ngành công nghiệp tại Việt Nam đang rất cần như logistics và chuỗi cung ứng; nông nghiệp và y tế.

Để hiện thực hóa yêu cầu "tự chủ chiến lược" trong một lĩnh vực rất mới, rất khó và cạnh tranh gay gắt như công nghệ lượng tử, Giáo sư, Tiến sỹ Nguyễn Quang Báu cho rằng hiện nay Việt Nam đang có những điều kiện thuận lợi để tham gia vào lĩnh vực này như: có đội ngũ nghiên cứu trẻ, khả năng tiếp cận nhanh với khoa học hiện đại, có quyết tâm chính trị rất lớn trong phát triển khoa học công nghệ.

Ngoài ra, công nghệ lượng tử có mối quan hệ rất chặt chẽ với công nghiệp bán dẫn. Để chế tạo chip lượng tử, hệ điều khiển lượng tử hay các cảm biến lượng tử, đều cần nền tảng vật liệu tiên tiến, công nghệ vi chế tạo và hệ sinh thái bán dẫn hiện đại. Điều đó cho thấy định hướng phát triển đồng thời AI, bán dẫn và công nghệ lượng tử của Việt Nam là hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển công nghệ toàn cầu hiện nay.

“Tuy nhiên, đây là lĩnh vực rất khó, đòi hỏi đầu tư dài hạn và nền tảng khoa học cơ bản mạnh. Công nghệ lượng tử không thể phát triển chỉ bằng việc mua sắm thiết bị hay tiếp nhận công nghệ từ bên ngoài. Muốn làm chủ được công nghệ lõi, Việt Nam phải đầu tư bài bản cho vật lý lượng tử, toán học, khoa học vật liệu, công nghệ vi điện tử và đào tạo nhân lực chất lượng cao,” Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Quang Báu nhấn mạnh.

Mạnh dạn thử nghiệm công nghệ lượng tử trong nhiều lĩnh vực

Phó Giáo sư, Tiến sỹ Nguyễn Ái Việt, Viện trưởng Viện Công nghệ và Giáo dục Trí tuệ mới Tạo sinh (IGNITE), Thành viên Hội đồng Tư vấn quốc gia về phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số nhận định những năm gần đây, công nghệ lượng tử đã có những phát triển đột phá.

Đây là cuộc đua công nghệ lớn nhất của thời đại bên cạnh AI. Công nghệ lượng tử phối hợp với AI sẽ đưa lại những biến chuyển công nghệ kỳ vĩ của thế kỷ 21, mà chúng ta chưa thể tưởng tượng được mức ảnh hưởng.

Các cường quốc đang chạy đua về tính toán lượng tử, với dự tính máy tính lượng tử sẽ ra đời ở phiên bản thương mại hóa, phổ quát trong vòng 10-15 năm nữa. Trong khi đó truyền thông lượng tử, mã hóa lượng tử và cảm biến lượng tử đã được áp dụng tương đối rộng rãi với tư cách là công nghệ đỉnh cao.

Về khoa học lượng tử, Việt Nam có nhiều nhà khoa học giỏi, đặc biệt trong vật lý lý thuyết đã ứng dụng tri thức lượng tử trong các ngành vật liệu, hạt nhân, năng lượng cao và hạt cơ bản. Đó là cơ sở tri thức cho phát triển công nghệ lượng tử. Tuy nhiên, từ khoa học đến công nghệ là một bước dài, cho đến nay mới có một số nhóm quan tâm đến vấn đề này trên 10 năm, nhưng chưa được đầu tư đầy đủ.

Theo Phó Giáo sư, Tiến sỹ Nguyễn Ái Việt, thách thức lớn nhất trong việc nghiên cứu và tiếp thu công nghệ lượng tử là do nhiều năm qua, việc cắt giảm các nội dung khoa học, vật lý, toán học nhằm phục vụ nhu cầu nhân lực ngắn hạn đã khiến mặt bằng STEM của sinh viên và kỹ sư trẻ khá thấp, làm giảm khả năng sáng tạo và nghiên cứu chuyên sâu.

Ngoài ra, nhiều sinh viên thiếu kiến thức cơ bản về toán và khoa học nên rất khó lĩnh hội tư tưởng lượng tử. Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu cơ bản thiếu tính kết nối với ứng dụng thực tiễn, chưa có thói quen quan tâm đến công nghệ, còn các nhà công nghệ lại tập trung vào các vấn đề dễ ứng dụng ngắn hạn.

Để tháo gỡ các thách thức trên nhằm thúc đẩy sự phát triển công nghệ lượng tử của Việt Nam trong tương lai, Phó Giáo sư, Tiến sỹ Nguyễn Ái Việt cho rằng Nhà nước cần mạnh dạn thử nghiệm công nghệ lượng tử trong các lĩnh vực: an ninh quốc phòng, logistics, kinh tế tầm thấp, kinh tế tuần hoàn, viễn thông, truyền thông, trong đó phải tập trung vào nguồn nhân lực và thể chế hóa chiến lược để có thể phát triển lâu dài và ổn định.

Cảm biến lượng tử, đặc biệt là định vị lượng tử, mã hóa lượng tử, bắt đầu là mã kháng lượng tử và truyền thông, internet lượng tử cần được ưu tiên so với các lĩnh vực khác. Các đề tài dự án về lượng tử nên cho phép thực hiện thời hạn dài hơn các dự án 1-2 năm hiện nay chẳng hạn 3-5 năm.

Cùng với đó, cần có cơ chế đãi ngộ vượt khung, cạnh tranh thị trường đối với các chuyên gia lượng tử, nên chọn đúng người vào những vị trí định hướng kiến trúc cho chương trình lượng tử./.