Nếu một siêu máy tính mạnh nhất thế giới cần 10.000 năm để giải một phép toán, có lẽ ta sẽ chấp nhận đó là một nhiệm vụ bất khả thi. Nhưng vào năm 2019, một cỗ máy nhỏ bé mang tên Sycamore của Google đã làm điều ấy chỉ trong… 200 giây. Đó là khoảnh khắc khiến giới khoa học phải dùng đến cụm từ “ưu thế lượng tử” – dấu mốc khi máy tính lượng tử lần đầu tiên vượt xa mọi cỗ máy cổ điển.
Sycamore chỉ có 53 qubit, những đơn vị tính toán đặc biệt dựa trên cơ học lượng tử. Khác với bit thông thường chỉ nhận 0 hoặc 1, qubit có thể tồn tại trong trạng thái chồng chập: vừa 0, vừa 1 cùng lúc. Nhờ vậy, thay vì tính toán tuần tự, nó xử lý vô số khả năng song song. Đó là lý do một bài toán tưởng chừng mất cả thiên niên kỷ trên siêu máy tính Summit của Mỹ, lại rút ngắn còn vài phút.
Con số “10.000 năm” gây choáng váng, nhưng không phải không có tranh cãi. IBM cho rằng nếu tối ưu, Summit chỉ cần khoảng 2,5 ngày để giải cùng bài toán. Dù vậy, khoảng cách giữa 200 giây và 2,5 ngày vẫn là bước nhảy khổng lồ. Nó giống như so sánh một chiếc xe đạp và một chiếc phản lực: cả hai đều đến đích, nhưng tốc độ khiến ta cảm thấy đây là một thế giới khác.
Sau Google, cuộc đua càng trở nên nóng bỏng. Năm 2020, nhóm nghiên cứu Trung Quốc công bố máy tính quang tử Jiuzhang, giải một bài toán trong 200 giây, trong khi siêu máy tính Sunway TaihuLight cần tới 2,5 tỷ năm. Năm 2024, Google tiếp tục giới thiệu chip Willow, thực hiện một phép đo trong 5 phút, còn máy tính cổ điển sẽ phải mất… 10^25 năm – dài hơn cả tuổi của nhiều vì sao trong vũ trụ.
Dù vậy, khả năng lượng tử chưa thể áp dụng ngay vào cuộc sống thường nhật. Những bài toán mà Sycamore hay Jiuzhang giải quyết phần lớn được thiết kế riêng để chứng minh sức mạnh, chứ chưa tạo ra giá trị thực tế. Máy tính lượng tử vẫn còn đối mặt với bài toán lớn: duy trì sự ổn định của qubit, giảm lỗi, và mở rộng số lượng. Nhưng điều nó hé lộ đã đủ khiến giới khoa học thay đổi cách nhìn về tương lai tính toán.
Hãy thử tưởng tượng: một ngày nào đó, những cỗ máy này có thể mô phỏng chính xác phân tử để thiết kế thuốc mới, tối ưu hóa mạng lưới giao thông toàn cầu trong chớp mắt, hay phá vỡ các mã hóa hiện nay chỉ bằng một phép nhấp chuột. Điều mà hôm qua còn thuộc về viễn tưởng, hôm nay đã bắt đầu thành hiện thực.
Khi ta nhìn lại, con số 200 giây chỉ là một lát cắt nhỏ trong dòng chảy lịch sử công nghệ. Nhưng nó giống như một tiếng nổ báo hiệu bình minh: từ nay, thời đại tính toán không còn giới hạn ở 0 và 1, mà mở ra trên nền tảng mờ ảo nhưng vô cùng mạnh mẽ của cơ học lượng tử. Và câu hỏi còn lại chỉ là: giới hạn thật sự của nó nằm ở đâu?