Israel bước vào cuộc đua lượng tử

Máy tính lượng tử được đặt tại Trung tâm Máy tính Lượng tử Israel (IQCC). Ảnh: Quantum Machines

Trong bối cảnh máy tính cổ điển dần chạm tới giới hạn vật lý - khi việc thu nhỏ chip hay tăng mật độ transistor không còn mang lại đột phá như trước - cộng đồng khoa học thế giới đang hướng sự chú ý vào máy tính lượng tử, một công nghệ khai thác trực tiếp các quy luật kỳ lạ của cơ học lượng tử để tạo ra sức mạnh tính toán vượt xa mọi nền tảng hiện nay. Đối với Israel, quốc gia vốn sống trong môi trường an ninh nhạy cảm, lượng tử không chỉ là lĩnh vực nghiên cứu tiên tiến mà còn là trụ cột chiến lược, có thể định hình năng lực phòng thủ, kinh tế và ngoại giao trong nhiều thập kỷ tới.

Cơ học lượng tử - nền tảng khoa học hơn một thế kỷ tuổi - mô tả thế giới ở cấp độ hạ nguyên tử, nơi các hạt có thể tồn tại trong nhiều trạng thái cùng lúc, liên kết với nhau tức thời dù ở cách xa, và thay đổi hoàn toàn khi bị đo đạc. Khi những hiện tượng này được áp dụng vào tính toán, chúng tạo ra qubit, đơn vị thông tin có thể ở cả “1” và “0” cùng thời điểm, thay vì phải chọn một trạng thái như bit truyền thống. Nhờ đó, máy tính lượng tử có thể xử lý đồng thời vô số tổ hợp trạng thái, mở ra năng lực tính toán theo cấp số nhân. Một bài toán mà siêu máy tính hiện nay cần hàng nghìn năm để hoàn thành có thể được xử lý trong vài phút, thậm chí vài giây, bằng một hệ lượng tử đủ mạnh.

Sự vượt trội này kéo theo những hệ quả chiến lược. Mã hóa RSA - chuẩn bảo mật toàn cầu - có thể bị bẻ khóa trong khoảng thời gian ngắn bằng thuật toán Shor. Các hệ thống tìm kiếm dữ liệu khổng lồ có thể được tăng tốc đột biến bằng thuật toán Grover. Từ mô phỏng phản ứng hạt nhân, dự báo thời tiết, thiết kế dược phẩm đến tối ưu chiến thuật quân sự đa miền, tất cả đều có thể được tái định nghĩa bởi lượng tử.

Chính vì vậy, cuộc đua lượng tử đã trở thành một cuộc cạnh tranh địa chiến lược. Trung Quốc hiện dẫn đầu trong truyền thông lượng tử, đặc biệt qua mạng vệ tinh cho phép liên lạc chống nghe lén. Mỹ, châu Âu và Nhật Bản tăng tốc triển khai các liên minh vệ tinh mã hóa lượng tử, nỗ lực không để bị bỏ lại phía sau. Nằm giữa những chuyển động ấy, Israel hiểu rằng nếu không nhanh chóng đầu tư, quốc gia có thể đánh mất lợi thế công nghệ vốn được xem là “tài sản chiến lược” của mình.

Trong vài năm qua, Israel đã tập trung nguồn lực mạnh mẽ cho lĩnh vực này. Chương trình Quốc gia về Khoa học và Công nghệ Lượng tử, ra mắt năm 2020 với ngân sách 1,5 tỷ NIS (khoảng 460 triệu USD), đánh dấu bước ngoặt chính sách. Năm 2022, Israel đầu tư thêm 200 triệu NIS để triển khai máy tính lượng tử đầu tiên, kết hợp cùng các công ty và trường đại học trong và ngoài nước. Một liên minh công nghiệp – học thuật trị giá 115 triệu NIS tiếp tục được tạo lập nhằm phát triển phần cứng và phần mềm lượng tử “Made in Israel”. Tổng cộng, chỉ trong giai đoạn 2018–2023, quốc gia đã rót khoảng 480 triệu USD vào công nghệ lượng tử - tỷ lệ theo GDP chỉ xếp sau Trung Quốc.

Đi cùng với đó là sự xuất hiện của những doanh nghiệp công nghệ nội địa đóng vai trò trụ cột. Quantum Machines phát triển hệ thống điều khiển cho bộ xử lý lượng tử quy mô lớn, trong khi Quantum Source đi theo hướng qubit quang, một nhánh công nghệ hứa hẹn khả năng mở rộng linh hoạt. Bên cạnh nền công nghiệp công nghệ cao, Israel còn sở hữu lợi thế về nguồn nhân lực khoa học: các viện nghiên cứu và trường đại học hàng đầu trong lĩnh vực vật lý, toán học, khoa học máy tính. Tháng 6/ 2024 tại Tel Aviv, Quantum Machines (QM) - công ty dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực bộ điều khiển lượng tử dựa trên bộ xử lý - đã công bố khai trương Trung tâm Máy tính Lượng tử Israel (IQCC). Đây là một cơ sở nghiên cứu hiện đại bậc nhất, được thiết kế để phục vụ cả ngành công nghiệp lượng tử lẫn cộng đồng học thuật ở Israel và trên toàn thế giới. Trung tâm được xây dựng với sự hỗ trợ và tài trợ của Cơ quan Đổi mới Israel và đặt tại Đại học Tel Aviv.

Đối với giới hoạch định chiến lược Israel, lượng tử không chỉ là phép thử công nghệ mà là vấn đề an ninh quốc gia. Một cường quốc sở hữu năng lực lượng tử có thể bẻ khóa mọi chuẩn mã hóa hiện hành, đe dọa hạ tầng dân sự và quân sự. Ngược lại, một quốc gia có khả năng mã hóa lượng tử lại tạo ra lớp bảo vệ không thể bị xâm nhập. Trong tương lai, các hệ thống điều khiển quân sự, các đàn phương tiện tự động hay toàn bộ mạng lưới cảm biến có thể dựa vào lượng tử để liên lạc và phản ứng tức thời. Khả năng tối ưu hóa đa biến của lượng tử cũng mở ra các phương thức tác chiến mới, cho phép điều phối đồng thời hàng nghìn đơn vị trên chiến trường.

Đồng thời, công nghệ lượng tử còn mang tới nguy cơ phổ biến rộng rãi. Khác với siêu máy tính - thứ mà chỉ vài quốc gia mới sở hữu - máy tính lượng tử trong tương lai có thể trở nên phổ biến và tương đối dễ tiếp cận. Điều này đặt ra rủi ro rằng các nhóm phi nhà nước, hoặc những quốc gia nhỏ trong khu vực, có thể đạt tới năng lực tính toán mà ngày nay chỉ thuộc về các cường quốc. Đối với Israel, đây là thách thức không thể xem nhẹ.

Trước những cơ hội và nguy cơ đó, nhiều chuyên gia cho biết Israel xác định cần đi đầu trong cuộc chạy đua lượng tử để giữ vững ưu thế chiến lược. Công nghệ này không chỉ quyết định sức mạnh an ninh – quân sự, mà còn là động lực tăng trưởng và đổi mới quốc gia. Khi thế giới bước vào kỷ nguyên mà sức mạnh tính toán trở thành thước đo quyền lực mới, Israel đặt cược rằng lượng tử chính là con đường bảo đảm vị thế của mình trong một trật tự đang thay đổi.

Thanh Bình (Phóng viên TTZVN tại Israel)