Châu Âu đặt cược 1 tỷ euro vào Sáng kiến lượng tử
Nghiên cứu và lắp đặt hai máy tính lượng tử có khả năng hoạt động ổn định – có thể là những máy tính lượng tử đầu tiên trên thế giới, nằm trong Sáng kiến nghiên cứu lượng tử do Ủy ban châu Âu tài trợ với tổng kinh phí 1 tỷ euro (1,1 tỷ USD).
Châu Âu tuyên bố cấp khoản kinh phí đầu tiên cho dự án Lượng tử vào ngày 29/10/2018 tại Vienna, Áo. Nguồn: Nature
Được công bố lần đầu tiên vào năm 2016, đến ngày 29/10/2018, EU mới chính thức thông báo đợt tài trợ đầu tiên cho dự án Lượng tử này: mộttập đoàn nghiên cứu quốc tế gồm 20 thành viên, trong đó có các viện nghiên cứu công cũng như viện nghiên cứu tư, sẽ được cấp 132 triệu euro trong vòng 3 năm cho các dự án thành phần.
Những nỗ lực này nhằm góp phần đưa châu Âuvào cuộc chạy đua toàn cầu nhằm đưa những nghiên cứu cơ bản trong phòng thí nghiệm thành những ứng dụng thực tế như máy tính lượng tử hữu dụng, hứa hẹn khả năng thực hiện các nhiệm vụ như dự đoán phản ứng hóa học nhanh hơn máy tính thông thường theo cấp số nhân. Vào tháng 8/2018, chính phủ Đức mới công bố một sáng kiến nghiên cứu lượng tử trị giá 650 triệu euro.
Là kế hoạch trọng điểm thứ 3 của Ủy ban châu Âu, sau Não người (Human Brain) và Graphene được khởi động từ năm 2013, sáng kiến nàyđược thiết lập để hưởng ứng “Bản tuyên ngôn Lượng tử” do một nhóm chuyên gia viết.
Thông tin chi tiết và kêu gọi đề xuất công khai về sáng kiến này đã được nêu vào năm 2017. Kế hoạch tiên phong về lượng tử của châu Âu bao gồm 5 lĩnh vực: máy tính lượng tử; mô phỏng lượng tử; đo lường và cảm biến lượng tử; truyền thông lượng tử và khoa học lượng tử cơ bản. Phần lớn các nội dung này đều nằm trong đề xuất của tuyên ngôn lượng tử.
Máy tính lượng tử
Các khoản tài trợ để nghiên cứu máy tính lượng tử đã được cấp cho khối nghiên cứu quốc tế với hai cách tiếp cận hàng đầu về công nghệ lượng tử: mạch siêu dẫn và những ion có khả năng bẫy điện từ trong môi trường chân không.
Là đồng phụ trách dự án bẫy ion,Thomas Monz – nhà vật lý ở Đại học Innsbruck (Áo)cho rằng, mục tiêu của dự án là tạo ra một máy tính lượng tử bằngmột phương pháp tái lập – nếu chưa sản xuất đượchàng loạt – cách làm hiệu quả để tiến hành công việc mà không cần sự hỗ trợ thường xuyên của nhóm chuyên gia.
“Cho tới nay, chúng tôi đã chứng minh được các nguyên lý cơ bản. Nếu các ion này chỉ hoạt động trong 1 ngày hoặc 1 giờ thì mọi việc tương đối ổn”, Monz cho biết. Họ dự định thiết kế và lắp đặt 1 máy tính lượng tử có kích thước bằng 2 chiếc tủ lạnh gia đình – nhỏ hơn đáng kể so với những thiết bị hiện tại vốn có kích thước bằng cả căn phòng.
Trong lĩnh vực truyền thông lượng tử, khoản tài trợ được cấp cho Liên minh Internet lượng tử với 12 viện nghiên cứu và công ty trên khắp châu Âu nhằm phát triển một mạng lưới “viễn tải lượng tử” có khả năng truyền tin ở khoảng cách lục địa.
Nhà vật lý Immanuel Bloch ở đại học Ludwig Maximilian, tại Munich, Đức, thuộc nhánh nghiên cứu phụ trách 3 dự án thành phần – ở Paris, Innbruck và Munich – để cải tiến sự mô phỏng lượng tử, mỗi loại trên một hệ thống khác nhau. Các thiết bị mô phỏng này sử dụng một hệ thống lượng tử để tái lập trạng thái lượng tử của một hệ thống khác.
Các thiết bị này tương tự như máy tính lượng tử, nhưng đơn giản hơn – đặc biệt, chúng không nhạy cảm với sai số tính toán – do vậy có thể có những ứng dụng thực tế trong khoảng thời gian ngắn hơn. Trong các thiết bị này có cảmột “ưu thế lượng tử” – thực hiện các phép tính mà không máy tính thông thường nào có thể làm được. “Chúng tôi muốn sử dụng những nền tảng vô cùng tiên tiến này và chứng minh lợi thế của thiết bị lượng tử trong mô phỏng vật liệu và hóa học lượng tử”. Bloch cho biết.
Những khoản tài trợ cho chuỗi dự án khác cũng được công bố, tên mỗi dự án đều chứa một chữ “Q”, từ PhoQuS tới UNIQORN. Một số công nghệ trong các dự án được đề xuất có tiềm năng thương mại hóa cao như các đồng hồ nguyên tử xách tay siêu chính xác, các thiết bị có kích cỡ bằng con chipcó thể tạo ra các số ngẫu nhiên và có tiềm năng sử dụng trong các mạng lưới bảo mật.
Nhiều rủi ro
Khi tham gia Sáng kiến, phần lớn các phòng thí nghiệm sẽ khó có thể mua sắm được nhiều loại máy móc thiết bị hoặc tuyển dụng các nhà nghiên cứu: mặc dù 1 tỷ euro có vẻ nhiều nhưng lại được phân phối cho hàng chục phòng thí nghiệm trong suốt 10 năm. Thực tế EU chỉ cung cấp một nửa số tiền, phần còn lại thì các quốc gia thành viên đều phải tự chi trả.
Nhà vật lý Lieven Vandersypen ở Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan cho rằng dự án tiên phongnày có thể đầy tham vọng nhưng mạo hiểm và rủi ro, trong khi “chỉ có 20 triệu euro được đầu tư cho máy tính” trong vòng tài trợ này. Ông đang chủ trì sự án xây dựng máy tính lượng tử trên một chip silicon, hợp tác với công ty bán dẫn khổng lồ Intel của Mỹ.
Tuy nhiên, những người khác cho rằng lợi ích chính từ dự án này là buộc các tổ chức nghiên cứu hàn lâm và ngành công nghiệp phải đóng góp tri thức và nỗ lực của mình. “Đây sự khuyến khích chúng ta hợp tác trên quy mô toàn châu Âu”, Monz nhận xét.
Thậm chí với những tập đoàn lớn muốn nhảy vào lĩnh vực này cũng cần tới những chương trình đầu tư công lớn để có thể duy trì đội ngũ chuyên gia, Rodney Van Meter, một kỹ sư ở Đại học Keio, Tokyo, từng làm việc trong lĩnh vực CNTT truyền thống và lượng tử, cho biết. “Cần lập các chương trình đào tạo nhân lực về lượng tử trong các trường đại học để chuẩn bị cho nhu cầu tuyển dụng của Google và Intel trong tương lai.”
Cuộc chạy đua đến tương lai lượng tử
Các nước cấp vốn tài trợ, từ Canada cho tới Nhật Bản, cũng như các tập đoàn đang đặt cược vào những công nghệ lượng tử – một số công nghệ vẫn chưa được chứng minh về tính hữu dụng – có tiềm năng phát triển thành các thị trường trị giá hàng tỷ USD. Và châu Âu cũng muốn bảo đảm rằng sẽ thu được lợi nhuận trong tương lai, Tommaso Calarco, một trong số các tác giả của “Bản tuyên ngôn Lượng tử” và là một nhà vật lý lý thuyết ở Trung tâm Helmholt, Jülich, Đức, cho biết. Việc các công ty công nghệ lớn của Mỹ như Google và IBM tăng cường đầu tư vào lượng tử là “sự kích thích mạnh mẽ”khiến EUchọn vật lý lượng tử trở thành dự án tiên phong thứ ba.
Anh cũng trở thành một trong những nước đi tiên phong trong lĩnh vực này khi khởi động Chương trình Công nghệ lượng tử quốc gia trị giá 270 triệu bảng. Trung Quốc là quốc gia vốn có nhiềuđầu tư trong lĩnh vực này, bao gồm cả vệ tinh truyền thông lượng tử, cũng được đồn đại là đang lên kế hoạch xây dựng một trung tâm nghiên cứu lượng tử trị giá hàng tỷ USD ở Hợp Phì.
Trong khi đó, tại Hoa Kỳ, Quốc hội đang xem xét một đề xuất đầu tư hơn 1,2 tỷ USD cho điện toán lượng tử.
Đức cam kết tài trợ 650 triệu euro cho nghiên cứu lượng tử – mức cao nhất trong dự án Flagship của EU và sẽ kéo dài qua năm 2022 – có nghĩa là, tiền dự án phân bổ cho Đức mỗi năm sẽ nhiều hơn so với các nước châu Âu khác thuộc dự án – mặc dù chi tiết vẫn chưa được quyết định, Bloch, cố vấn chính phủ về chương trình này cho biết. Đặc biệt, hiện vẫn chưa rõ bao nhiêu trong số tiền 650 triệu euro đã được bỏ vào quỹ tài trợ.
Những dự án tiên phong trước đây của châu Âu – về vật liệu graphene và mô phỏng não bộ – đã bị chỉ trích, một phần vì họ đã cấp các khoản tài trợ không cạnh tranh. Các nhà tổ chức của dự án Flagship Lượng tử đã chủ ý đến điều này, Calarco cho biết. “Các khoản tài trợ được quyết định dựa trên những kêu gọi mở và được đánh giá bởi các cộng tác viên bên ngoài”.
Thanh An dịch
