Từng là giấc mơ của các nhà vật lý lý thuyết, máy tính lượng tử giờ đây đã trở thành hiện thực, nhưng vẫn chưa chứng minh được tính hữu ích rõ ràng hoặc giá trị thương mại rộng rãi.

Sức mạnh tính toán của chúng phụ thuộc vào quy mô – tức số lượng các thành phần gọi là qubit – và độ tin cậy của thiết bị. Các thiết bị hiện tại vẫn còn quá nhỏ và dễ mắc lỗi.

Sáng kiến Quantum Genesis của Bộ Năng lượng Mỹ (DoE) đặt mục tiêu đến năm 2028 sẽ thay đổi điều này. Sáng kiến này đang phát động một cuộc thi và lên kế hoạch xây dựng một trung tâm siêu máy tính lượng tử quốc gia. Đây là một phần của sứ mệnh Genesis lớn hơn, trong đó cũng hỗ trợ tài chính cho các nhà nghiên cứu.

Đến năm 2028, Bộ Năng lượng kỳ vọng máy tính lượng tử sẽ đủ mạnh để bắt đầu giải quyết các vấn đề còn bỏ ngỏ trong hóa học, khoa học vật liệu, vật lý plasma và vật lý năng lượng cao. “Tôi rất tự tin rằng các nền tảng cơ bản đã tồn tại... chúng ta không cần một đột phá quá lớn,” ông Darío Gil, Thứ trưởng phụ trách khoa học của Bộ Năng lượng Mỹ, cho biết.

Ông Gil cho biết sự tự tin của mình dựa trên những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực máy tính lượng tử, từ việc chế tạo các qubit riêng lẻ cho đến những bước tiến vượt bậc về thuật toán giúp máy tính lượng tử tự phát hiện và sửa lỗi.

Ngoài ra, ông cũng tin rằng trí tuệ nhân tạo sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được cột mốc năm 2028, ví dụ như hỗ trợ các nhà nghiên cứu tối ưu hóa cách kiểm soát máy tính lượng tử.

“Năm 2028 là mục tiêu khá tham vọng, nhưng không phải là bất khả thi,” bà Juliette Peyronnet tại công ty máy tính lượng tử Alice & Bob nhận định. Ông Paul Stimers thuộc Liên minh Ngành công nghiệp Lượng tử cho biết, một số công ty máy tính lượng tử trước đó cũng đã công bố kế hoạch cung cấp máy tính lượng tử có giá trị khoa học và không lỗi vào năm 2028 hoặc trong vài năm sau đó.

Thông báo này của Bộ Năng lượng Mỹ được đưa ra ngay sau khi Tổng thống Donald Trump ký hai sắc lệnh hành pháp liên quan đến công nghệ lượng tử, cùng khoản đầu tư 2 tỷ USD từ Bộ Thương mại Hoa Kỳ vào một số công ty máy tính lượng tử.

Một số công nghệ lượng tử được đề cập trong các sắc lệnh hành pháp, như cảm biến lượng tử, đã đạt được tính khả thi thương mại, nên gần như chắc chắn sẽ sớm được triển khai rộng rãi hơn, ví dụ như trong lĩnh vực vũ trụ thông qua hợp tác với NASA.

Máy tính lượng tử thu hút nhiều sự chú ý một phần vì chúng có thể trở thành công cụ phá mã hóa mạnh mẽ, nhưng cũng có thể đối mặt với những thách thức lớn hơn trên con đường đến năm 2028.

Mỹ không phải là quốc gia duy nhất thúc đẩy và tăng tốc phát triển công nghệ lượng tử. Vương quốc Anh đã đặt mục tiêu sở hữu máy tính lượng tử quy mô lớn sau năm 2030 thông qua chương trình ProQure. Máy tính lượng tử cũng là một trong hai công nghệ trọng tâm, cùng với trí tuệ nhân tạo, trong chiến lược phát triển quốc gia 5 năm tiếp theo của Trung Quốc.