Mỹ-Trung trong cuộc chạy đua mới

Ông Kunz không phải người duy nhất giữ quan điểm trên. Các cơ quan tình báo trên khắp thế giới đang nín thở chờ đợi cái gọi là “ngày Q”, thời điểm mà máy tính lượng tử có đủ khả năng phá vỡ ngay cả những thuật toán mã hóa phức tạp nhất. Trung Quốc và Mỹ lại đang tìm mọi cách tự bảo vệ và chiếm lợi thế cho mình khi ngày Q ập đến.

Một chiếc máy tính lượng tử có thể làm công việc giải mã thay cho nhiều người cùng lúc.

Chạy đua vũ trang ảo

Máy tính lượng tử hoạt động dựa trên nguyên lý vướng mắc lượng tử. Khi 2 hạt hạ phân tử (lượng tử) “vướng mắc” với nhau, trạng thái của chúng sẽ luôn tương phản nhau kể cả khi ở cách xa nhau. Bằng cách đo sự thay đổi của lượng tử này, các nhà khoa học có thể biết chắc chắn trạng thái của lượng tử kia. Dựa trên nguyên lý trên, các máy tính lượng tử có thể thực hiện những thuật toán phức tạp hoặc truyền tải thông tin giữa nhau với tốc độ và sự chính xác đáng ngạc nhiên.

Tính đến thời điểm hiện tại, trên thế giới mới chỉ có khoảng 100-200 chiếc máy tính lượng tử với khả năng hạn chế. Vậy nhưng, theo các chuyên gia trong ngành, với tốc độ hiện tại, những chiếc máy tính lượng tử có thể sẽ được sử dụng thực tế vào khoảng giữa thế kỷ này. Tiên đoán đó đã khiến chính phủ nhiều quốc gia phải lo lắng mà đổ tiền vào các hoạt động nghiên cứu máy tính lượng tử.

Ông Michael Biercuk, CEO của công ty tin học lượng tử Q-CTRL đặt trụ sở tại Australia, cho biết: “Washington và các đồng minh đang tập trung nghiên cứu phát triển các thuật toán phức tạp đến mức ngay cả máy tính lượng tử cũng không phá được. Còn Bắc Kinh đang dồn sức vào lĩnh vực liên lạc điện tử. Họ muốn trở thành người đầu tiên xây dựng được mạng lưới liên lạc điện tử không thể bị hack”.

Ông Michael Biercuk, nguyên cố vấn cho Lầu Năm Góc và là người sáng lập Q-CTRL.

Ông Michael Biercuk vốn là cố vấn cấp cao của Lầu Năm Góc. Vào những năm giữa thập niên 1990, các quan chức Lầu Năm Góc bắt đầu quan tâm đến khả năng sử dụng máy tính lượng tử để phá mã. Theo lời ông Biercuk: “Đa phần các mạng lưới viễn thông trên thế giới sử dụng hạ tầng khóa công khai (PKI) để mã hóa dữ liệu. PKI nói ngắn gọn là cơ chế mã hóa và giải mã dữ liệu có sự tham gia của bên thứ ba cung cấp “chìa khóa” mã. PKI hình thành từ những năm 1970 trên nền tảng máy tính thời đó vẫn còn lạc hậu. Ngay từ thập niên 1990, nhiều người đã nhận ra rằng một chiếc máy tính lượng tử thực sự có thể dễ dàng phá các thuật toán được PKI sử dụng”.

Không chỉ có chính phủ nhiều nước mà còn cả một số công ty tư nhân như Q-CTRL và QD5 cũng đang đầu tư vào ngành phát triển máy tính lượng tử. Riêng QD5 đang phát triển một loại máy tính cầm tay Q PAD có khả năng mã hóa thông tin. Người dùng chỉ cần kết nối Q PAD vào các mạng điện thoại và Internet là đã có thể mã hóa dữ liệu cuộc gọi, email, v.v... của mình. Theo ông Tio Kunz thì ý tưởng về Q PAD được ông nghĩ ra từ khi còn là sỹ quan trinh sát quân đội Canada: “Những lính trinh sát Canada hay được cấp một quyển sổ nhỏ có in kèm bảng mã. Họ sử dụng bảng mã đấy để tự mã hóa thông tin báo cáo cho cấp trên. Mỗi quyển sổ như vậy chỉ sử dụng đúng một lần để đảm bảo thông tin. Lúc đó tôi nghĩ rằng: “Giá mà có một chiếc máy tính nhỏ gọn để vừa viết, mã hóa và gửi thông tin”.

Ông Tio Kunz mới đây đã đến Lầu Năm Góc để giới thiệu Q PAD với các quan chức quân đội Mỹ. Tuy phía Mỹ tỏ ra hứng thú với sản phẩm nhưng họ không ký kết bất kỳ hợp đồng mua bán nào. Theo thông tin được hãng tin Reuters đăng tải thì Lầu Năm Góc có thể đã không quá tự tin trước khả năng tạo số lượng tử ngẫu nhiên của Q-CTRL. Bất kỳ phương pháp mã hóa phức tạp nào cũng cần tạo ra rất nhiều những con số ngẫu nhiên để dùng trong bảng mã. Có thể khả năng này của chiếc Q PAD không đủ để thuyết phục các chuyên gia mật mã quân đội Mỹ.

Từ kế lượng tử do Q-CTRL sản xuất.

Tổng giá trị các hợp đồng phát triển phần cứng và phần mềm cho máy tính lượng tử được dự báo sẽ chạm đến con số 100 tỷ USD trong thập niên tới. Cuộc chạy đua giữa các công ty trong lĩnh vực này đang ngày càng nóng lên. Ông Marc Manzano, Giám đốc bộ phận an ninh lượng tử của SandboxAQ (công ty con của Tập đoàn Alphabet - chủ sở hữu Google) thì: “Diễn đàn Kinh tế thế giới đã ước tính rằng, trong trường hợp máy tính lượng tử được sử dụng rộng rãi, toàn bộ hạ tầng mạng Internet cũng như các thiết bị tablet hay smartphone sẽ cần được thay thế để đảm bảo an toàn thông tin. Chỉ riêng việc đó thôi cũng đã có thể đem lại hơn 1.000 tỷ USD cho các công ty trong ngành an ninh dữ liệu”.

Ở bên kia bán cầu

Chủ tịch Trung Quốc Tập Cận Bình từng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đầu tư vào máy tính lượng tử trong một cuộc họp nội các hồi năm 2020. Bắc Kinh đã tham gia “cuộc đua” từ nhiều năm trước. Theo tập đoàn nghiên cứu McKinsey, Trung Quốc hiện là quốc gia đầu tư nhiều nhất vào ngành máy tính lượng tử với khoảng 15,3 tỷ USD đầu tư. Mỹ hiện mới chỉ đầu tư khoảng 3,7 tỷ USD.

Một nhân vật chủ chốt trong lĩnh vực máy tính lượng tử của Trung Quốc là nhà vật lý Phan Kiến Vỹ. Tên của vị giáo sư 53 tuổi đã trở nên quen thuộc với nhiều người Trung Quốc sau khi Tân Hoa Xã liên tục đưa tin những quan chức chính phủ ca ngợi ông. Nhà vật lý học không giấu giếm tham vọng của mình: Đưa Trung Quốc dẫn đầu thế giới trong ngành máy tính lượng tử, đồng thời xây dựng một mạng internet an toàn trước mọi thách thức do máy tính lượng tử gây ra. Bắc Kinh luôn kiểm soát rất chặt mạng internet Trung Quốc để củng cố quyền lực, vậy nên mục tiêu của ông Vỹ mang tính sống còn với họ.

Giáo sư Phan Kiến Vỹ là nhân vật chủ chốt trong chương trình phát triển máy tính lượng tử của Trung Quốc.

Ông Phan Kiến Vỹ từng theo học tiến sỹ tại Áo dưới sự hướng dẫn của nhà vật lý lượng tử nổi tiếng Anton Zeilinger. Giáo sư Zeilinger được nhận Giải Nobel Vật lý năm 2022 nhờ những đóng góp của mình cho lĩnh vực thông tin liên lạc lượng tử. Có thông tin cho biết, sau khi lấy được bằng tiến sỹ, ông Vỹ và người thầy của mình vẫn giữ liên lạc gần gũi.

Giáo sư Vỹ sau khi trở về Trung Quốc được phân công lãnh đạo nhóm phát triển vệ tinh lượng tử Micius (tên tiếng Anh của Mặc Tử) được phóng thành công ngày 17/8/2016. Micius là một “phòng thí nghiệm” thu nhỏ chuyên thực hiện những thử nghiệm về hiệu ứng vướng mắc lượng tử. Micius sẽ kết nối với một số trạm radar ở Trái đất để thực hiện các thử nghiệm trên. Ngoài các trạm radar đặt tại Trung Quốc, nước Áo cũng có một trạm như vậy do Viện Hàn lâm khoa học Áo điều hành.

Giáo sư Phan Kiến Vỹ trở thành “anh hùng khoa học” quốc gia sau khi thực hiện thành công một cuộc hội thảo từ xa giữa Trung Quốc và Áo. Hai bên kết nối qua Micius và mọi tín hiệu giữa họ đều được máy tính lượng tử mã hóa. Kế hoạch hiện nay của đội nghiên cứu do ông Vỹ lãnh đạo là xây dựng thêm các trạm radar để kết nối 4 thành phố Bắc Kinh, Thượng Hải, Tế Nam và Hợp Phì.

Trung Quốc có được nhân tài như giáo sư Phan Kiến Vỹ nằm ở chỗ họ sẵn sàng tài trợ cho các nhân tài khoa học của mình ra nước ngoài học tập. Đây là kết luận viết trong báo cáo của công ty tình báo công nghệ Strider Technologies đệ trình lên Chính phủ Mỹ. Ông Greg Levesque, Giám đốc công nghệ của Strider, trả lời phỏng vấn Đài Truyền hình NBC: “Mỹ vẫn là nước dẫn đầu ngành máy tính lượng tử nhờ khả năng nghiên cứu đột phá của cả các cơ quan công lẫn doanh nghiệp tư nhân. Vậy nhưng, Trung Quốc đã đạt được một số thành công đáng kể. Họ đang dần đuổi kịp Mỹ”.

Vào tháng 8 vừa qua, Tổng thống Mỹ Joe Biden đã ký sắc lệnh yêu cầu Bộ Ngân khố Hoa Kỳ thắt chặt các hoạt động đầu tư vào lĩnh vực máy tính lượng tử, chất bán dẫn và trí tuệ nhân tạo. Các dự án đa quốc gia sẽ càng bị kiểm soát chặt hơn. Trung Quốc cùng hai vùng lãnh thổ Hong Kong và Ma Cao bị đặt vào diện đặc biệt chú ý. Không thể loại trừ khả năng Washington D.C. sẽ cấm các doanh nghiệp Mỹ đầu tư vào việc nghiên cứu và sản xuất thiết bị máy tính lượng tử ở Trung Quốc.

Chạy đua để tồn tại

Xu hướng chung trên thế giới hiện nay là khẩn trương phát triển các biện pháp bảo vệ dữ liệu trước khi công nghệ máy tính lượng tử kịp “trưởng thành”. Cơ quan An ninh quốc gia Mỹ (NSA) mới đây đã ra khuyến cáo các cơ quan công và doanh nghiệp tư rà soát lại toàn bộ hệ thống, phương thức mã hóa dữ liệu của họ. Trước đó, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ quốc gia Mỹ (NIST) công bố họ đã lựa chọn được 4 thuật toán đủ phức tạp để “làm khó” máy tính lượng tử. Họ còn cho biết sẽ sớm xuất bản bộ tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu mới để giúp các cơ quan, tổ chức đối mặt với mối nguy lượng tử.

Ông Tio Kunz, Phó Giám đốc Công ty an ninh mạng QD5, đã nhiều lần nói đến tiềm năng của máy tính lượng tử trong ngành giải mã.

Không ít công ty an ninh mạng như SandboxAQ, QuSecure và QD5 cũng đang khẩn trương giúp đỡ hàng trăm khách hàng doanh nghiệp nâng cấp hệ thống bảo mật và mã hóa thông tin của họ. Ý kiến chung của nhiều người trong ngành là những giải pháp mới đang được đưa vào áp dụng thực tế đạt hiệu quả cao. Vấn đề nằm ở chỗ không giải pháp nào là hoàn hảo cả. Ông Tio Kunz nhận xét: “Máy tính lượng tử có thể không giải mã thông tin được ngay lập tức, nhưng cứ để cho máy tính có thời gian thì mã hóa nào nó cũng giải quyết được... Vẫn còn ít người hiểu được tầm quan trọng của việc không để cho thông tin rơi vào tay đối phương ngay từ đầu. Họ đã quá quen sống trong một thế giới luôn kết nối 24/24”.

Mỹ, Trung Quốc và các cường quốc khác đang tốn không biết bao nhiều tiền của, công sức để phát triển công nghệ máy tính lượng tử. Không ai thật sự rõ khi Q-day đến, thế giới sẽ thay đổi ra sao. Họ chỉ biết rằng, thế giới sẽ thay đổi và chẳng ai muốn bị bỏ lại phía sau cả.

Lê Công Vũ