Máy tính lượng tử hứa hẹn cách mạng hóa y học, khí hậu và tài chính, nhưng cũng có thể mở ra thảm họa an ninh mạng chưa từng có khi phá vỡ mọi mã hóa hiện nay.
Tác giả: Mark Bergen
Nếu bạn từng nhìn thấy hình ảnh của một chiếc máy tính lượng tử, nhiều khả năng đó là khi nó không hoạt động. Phần đẹp mắt nhất lại nằm ở bên trong, chỉ có thể nhìn thấy khi máy đã tắt. Giới trong ngành gọi đó là chiếc "đèn chùm" (chandelier): Một ngọn tháp cầu kỳ kết hợp từ các dây cáp bện và đồng mạ vàng. Nó được thiết kế theo cách này nhằm bảo vệ các vi mạch mỏng manh ở đáy khỏi bất kỳ sức nhiệt hay sự nhiễu loạn nào từ bên ngoài để chúng có thể thực hiện các phép toán. Để vận hành, toàn bộ bộ máy phải được đặt bên trong một buồng chân không bằng thép không gỉ đồ sộ để khởi động quá trình làm lạnh chip xuống mức thấp hơn cả ngoài không gian vũ trụ.
IQM Quantum Computers Oyj, công ty ở Phần Lan, luôn đặt sẵn một chiếc "đèn chùm" để trưng bày tại một nhà kho bên ngoài Helsinki. Các giám đốc điều hành và chính trị gia đến thăm rất thích ngắm nhìn chiếc tủ lạnh màu vàng này và chụp ảnh kỷ niệm. “Đó là một hiệu ứng phụ khá thú vị,” Jan Goetz, tổng giám đốc điều hành IQM, chia sẻ. Phép thuật thực sự nằm ở các nguyên tử nhân tạo đóng vai trò là bộ xử lý của máy tính, vốn không dày hơn sợi tóc người là mấy và chẳng dễ gì chụp lại được trong một bức ảnh.
Điều dễ hình dung hơn là những gì đang được đánh cược. Những chiếc máy tính tuyệt vời trong túi quần, văn phòng và xe hơi của chúng ta đều hoạt động dựa trên một khái niệm khá cổ xưa: Quy giản mọi thứ về số 0 hoặc 1. Ngay cả trí tuệ nhân tạo tiên tiến nhất hiện nay cũng vận hành bằng cách sử dụng các công tắc nhị phân này, mã hóa thông tin thành hàng ngàn tỉ bit. Tự nhiên không hoạt động theo cách đó. Lời hứa lớn lao của máy tính lượng tử là các thế hệ máy móc mới sẽ nhìn thấy những "sắc thái xám", giải quyết những bài toán mà máy tính ngày nay phải mất quá nhiều thời gian mới giải được hoặc hoàn toàn bất lực.
Máy tính lượng tử IQM Ảnh: Juuso Westerlund chụp cho Bloomberg Businessweek
Trái tim của những thiết bị này là qubit, một đơn vị thông tin khai thác các quy luật của cơ học lượng tử. Các qubit có thể đại diện cho hai trạng thái cùng một lúc, giống như các electron chưa được đo đạc vị trí, hay giống như một con mèo bị khóa trong hộp mà không khí bên trong có thể đã bị nhiễm độc hoặc chưa. (Tuy nhiên, không giống như con mèo của Schrödinger, qubit không chỉ là một thí nghiệm tưởng tượng.) Nếu được tạo ra và đo đạc đúng cách, các qubit, theo niềm tin của những người theo đuổi công nghệ lượng tử, có thể giải quyết các bài toán toán học và khoa học phức tạp mà các siêu máy tính ngày nay không thể làm được. IQM tạo ra các qubit của mình bằng vật liệu siêu dẫn, sử dụng chiếc "đèn chùm" đi kèm để làm lạnh chúng. Trên những chiếc máy tính lớn nhất của hãng, một rừng dây cáp (chính xác là 596 dây) nối các thiết bị điện với một bình chứa nitơ để làm lạnh, cùng vài màn hình lớn xếp chồng lên nhau gần đó, truyền tải thông tin về những gì đang diễn ra bên trong. Toàn bộ cỗ máy nhỏ hơn một chiếc xe buýt chở học sinh một chút. Phải mất cả một cuối tuần để làm lạnh mọi thứ xuống khoảng 0,01 độ C trên độ K tuyệt đối, tức khoảng -460 độ F.
