Phân tích chi tiết lĩnh vực tính toán lượng tử trên thị trường chứng khoán Mỹ: Ba cổ phiếu liên quan — IonQ, Rigetti và D-Wave — cổ phiếu nào đáng để đầu tư?
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Phân tích chi tiết lĩnh vực tính toán lượng tử trên thị trường chứng khoán Mỹ: Ba cổ phiếu liên quan — IonQ, Rigetti và D-Wave — cổ phiếu nào đáng để đầu tư?
Còn có 2 cách tương đối an toàn khác: đầu tư vào các tập đoàn công nghệ lớn và đầu tư với tỷ trọng nhỏ vào các quỹ ETF liên quan đến khái niệm lượng tử.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tổng hợp & Dịch thuật: TechFlow
Người dẫn chương trình: Nico
Nguồn podcast: Nico Frontier Alpha
Tiêu đề gốc: Bùng nổ máy tính lượng tử: Đường đua nghìn tỷ đô la hay trò lừa đảo thế kỷ? IonQ, Rigetti, D-Wave – Ai đang vẽ bánh vẽ, ai mới thực sự là tương lai? Phân tích chi tiết đường đua máy tính lượng tử trong hơn 10.000 từ
Ngày phát sóng: Ngày 29 tháng 5 năm 2026
Tóm tắt các điểm chính
Nội dung kỳ này phân tích toàn diện bức tranh tổng thể về máy tính lượng tử — từ nguyên lý nền tảng, các hướng tiếp cận kỹ thuật đến tiến độ thương mại hóa và khung đầu tư. Nico cho rằng máy tính lượng tử không phải là một trò lừa đảo rỗng tuếch; tiềm năng thị trường dài hạn của nó bắt nguồn từ những lĩnh vực có giá trị cao như nghiên cứu dược phẩm, mật mã học, mô hình tài chính, khoa học vật liệu và tối ưu hóa hậu cần — nhưng hiện tại ngành này vẫn đang ở ngưỡng cửa thương mại hóa, và việc triển khai thực tế khả năng cao sẽ còn cần thêm từ 3 đến 7 năm nữa. Chương trình tập trung so sánh ba công ty Mỹ chuyên về máy tính lượng tử niêm yết trên sàn chứng khoán — IonQ, Rigetti và D-Wave — về mặt hướng tiếp cận kỹ thuật, tình hình tài chính, mô hình kinh doanh và rủi ro định giá, đồng thời cũng thảo luận vị trí của các “gã khổng lồ” như Google, IBM, Microsoft, Amazon và NVIDIA trong chuỗi giá trị lượng tử. Đối với nhà đầu tư, giai đoạn hiện tại vừa mang lại sức hấp dẫn dài hạn tương tự AI giai đoạn đầu, vừa đi kèm rủi ro cao về bong bóng vỡ và điều chỉnh định giá.
Tóm tắt những quan điểm nổi bật
Vì sao máy tính lượng tử lại một lần nữa trở thành trọng tâm chiến lược quốc gia?
- “Trung Quốc và Mỹ gần như cùng chọn một cửa sổ thời gian để đưa máy tính lượng tử vào danh sách ưu tiên cấp quốc gia.”
- “Về mặt lý thuyết, máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ hầu hết mọi hệ thống mã hóa truyền thông trên Internet ngày nay — bao gồm cả mã hóa cho giao dịch ngân hàng, liên lạc quân sự và điện tín ngoại giao. Bên nào nắm bắt được năng lực này trước tiên sẽ giành được lợi thế chủ động trong không gian mạng tương lai.”
- “Các công ty máy tính lượng tử niêm yết trên thị trường chứng khoán Mỹ không phải là những cổ phiếu công nghệ vốn nhỏ thông thường, mà là những ‘quân cờ’ được đặt cược trong cuộc đua công nghệ cấp quốc gia.”
Giới hạn thực tế về năng lực của máy tính lượng tử
- “Nguồn gốc của tốc độ tăng trưởng lượng tử không nằm ở việc mỗi thao tác riêng lẻ nhanh hơn, mà ở số lần thao tác cần thiết giảm theo cấp số mũ.”
- “Máy tính cổ điển là một cỗ máy hiệu quả thực hiện các chỉ lệnh rõ ràng, trong khi máy tính lượng tử là một công cụ khám phá nhằm tìm kiếm câu trả lời giữa vô vàn khả năng gần như vô hạn.”
- “Máy tính lượng tử không phải là ‘vạn năng’. Nó chỉ hữu ích trong những bài toán mà số lượng đáp án tăng theo cấp số mũ cùng quy mô vấn đề và đòi hỏi tìm ra nghiệm tối ưu.”
Vì sao thương mại hóa lại chậm trễ đến vậy?
- “Nguyên nhân căn bản khiến máy tính lượng tử chưa thể thương mại hóa không phải do không chế tạo được qubit, mà do qubit quá dễ bị lỗi, nên không thể thực hiện bất kỳ phép tính nào có giá trị thực tiễn.”
- “Ý tưởng sửa lỗi lượng tử là sử dụng nhiều qubit vật lý kém ổn định để mã hóa thành một qubit logic cực kỳ đáng tin cậy.”
- “Tính ổn định, số lượng và tốc độ cấu thành ‘tam giác bất khả thi’ của máy tính lượng tử; sáu hướng tiếp cận kỹ thuật cơ bản đều xoay quanh việc đánh đổi giữa ba yếu tố này.”
Sự khác biệt giữa ba công ty cổ phiếu lượng tử
- “IonQ là công ty có tình hình tài chính vững nhất, tiến độ thương mại hóa nhanh nhất và chất lượng khách hàng cao nhất, nhưng đổi lại là định giá rất cao — thị trường đã định giá trước rất nhiều kỳ vọng tốt đẹp.”
- “Rigetti là công ty có tiềm năng sinh lời cao nhất: doanh thu thấp nhất, định giá phi thực tế nhất; tuy nhiên nếu các yếu tố kỹ thuật thúc đẩy được hiện thực hóa, độ đàn hồi giá cổ phiếu cũng sẽ lớn nhất.”
- “D-Wave có vị trí đặc biệt nhất: hướng tiếp cận ‘thối nhiệt lượng tử’ (quantum annealing) của họ hiện đã có khách hàng thực tế và ứng dụng thực tế, nhưng rủi ro then chốt nằm ở việc chuyển đổi thành công sang mô hình hai nền tảng.”
Mối quan hệ cộng sinh giữa các ‘gã khổng lồ’ và công ty nhỏ
- “Đặc điểm đặc biệt của ngành máy tính lượng tử hiện nay là các hướng tiếp cận kỹ thuật vẫn chưa hội tụ hoàn toàn — chưa ai dám khẳng định cuối cùng siêu dẫn, bẫy ion, thối nhiệt, quang lượng tử, nguyên tử trung hòa hay spin silicon sẽ vượt lên dẫn đầu.”
- “Các công ty nhỏ không nhất thiết đang cạnh tranh trực tiếp với các ‘gã khổng lồ’, mà thường xuyên cung cấp linh kiện hoặc giải pháp cho họ; nếu một công ty nhỏ nào đó thực sự dẫn đầu trên một hướng cụ thể, các ‘gã khổng lồ’ có khả năng cao hơn sẽ chọn hợp tác hoặc mua lại.”
- “NVIDIA không sản xuất máy tính lượng tử, mà xây dựng lớp kết nối giữa tính toán lượng tử và cổ điển; bất kể hướng nào cuối cùng thành công, máy tính lượng tử đều cần phối hợp với GPU.”
Khung đầu tư và rủi ro
- “Hiện nay, máy tính lượng tử rất giống giai đoạn AI từ năm 2018 đến 2020: công nghệ nền tảng đang đột phá mạnh mẽ, chính phủ và các ‘gã khổng lồ’ công nghệ đã bắt đầu đầu tư sớm, nhưng thời điểm bứt phá thương mại hóa quy mô lớn vẫn chưa đến.”
- “Trước khi đạt tới thời điểm bứt phá, ngành máy tính lượng tử khả năng cao sẽ còn trải qua thêm một đợt thanh lọc bong bóng.”
- “Hiện nay có hai cách đầu tư tương đối an toàn. Thứ nhất là ưu tiên thiết lập ‘cửa sổ lượng tử’ thông qua các ‘gã khổng lồ’ công nghệ đã đầu tư sâu vào lĩnh vực này — như Google, IBM, Microsoft, NVIDIA và Amazon. Thứ hai là đầu tư với tỷ lệ nhỏ vào ETF ngành lượng tử; một lựa chọn khác là WQTM — đây là ETF phi đòn bẩy có độ ‘tinh khiết lượng tử’ cao nhất trên thị trường chứng khoán Mỹ, được định vị chính thức nhằm đầu tư vào các công ty phần cứng, phần mềm và hạ tầng trong hệ sinh thái máy tính lượng tử.”
Máy tính lượng tử trở thành trọng tâm mới trong cuộc đua công nghệ Trung – Mỹ
Nico:
Máy tính lượng tử — một khái niệm nghe có vẻ mang màu sắc khoa học viễn tưởng — gần đây lại một lần nữa gây tiếng vang lớn và tái xuất hiện trong tầm nhìn của chúng ta. Mới tuần trước, Tổng thống Mỹ Donald Trump đã ký phê duyệt khoản tài trợ liên bang trị giá 2 tỷ USD cho 9 công ty máy tính lượng tử Mỹ, đồng thời chính phủ liên bang trực tiếp nắm giữ cổ phần thiểu số tại các công ty này. Đây là lần hỗ trợ công nghiệp trực tiếp và mạnh mẽ nhất của chính phủ Mỹ đối với máy tính lượng tử trong những năm gần đây, đồng nghĩa với việc công nghệ này chính thức được đưa vào chiến lược công nghệ thế hệ tiếp theo của Mỹ.
Bên kia Thái Bình Dương, Trung Quốc cũng đã đưa công nghệ lượng tử vào Kế hoạch 5 năm lần thứ 15, xếp ngang hàng với trí tuệ nhân tạo thân thể (embodied AI) và phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát như những định hướng trọng điểm cho các ngành công nghiệp tương lai. Trong quý I năm nay, quy mô huy động vốn của ngành lượng tử trong nước đã đạt hơn 2 tỷ Nhân dân tệ, gần bằng hoặc thậm chí có thể vượt mức cả năm ngoái. Hai cường quốc siêu lớn Trung – Mỹ gần như cùng chọn một cửa sổ thời gian để xác định lĩnh vực này là ưu tiên cấp quốc gia.
Câu hỏi từ đó đặt ra: Đến năm 2026, máy tính lượng tử đã phát triển đến đâu? Liệu nó có trở thành cuộc cách mạng công nghiệp tiếp theo sau AI, làm bùng nổ toàn cầu? Hay đây chỉ là một đợt thổi phồng khái niệm khác? Ba công ty cổ phiếu lượng tử đình đám trên thị trường chứng khoán Mỹ — IonQ, Rigetti và D-Wave — ai đang vẽ bánh vẽ, ai mới thực sự là tương lai?
Kỳ này sẽ dành hơn 40 phút để phân tích toàn bộ ngành máy tính lượng tử — từ các hướng tiếp cận kỹ thuật nền tảng, đến các công ty niêm yết và khung đầu tư — một cách rõ ràng và mạch lạc. Sau khi lắng nghe đầy đủ, bạn sẽ hiểu rõ máy tính lượng tử thực chất là gì, nó có thể làm được điều gì, có những hướng tiếp cận kỹ thuật nào, những công ty nào đáng chú ý, và làm thế nào để phân bổ đầu tư vào lĩnh vực hoàn toàn mới này phù hợp với khẩu vị rủi ro cá nhân.
Trước khi đi vào các khái niệm kỹ thuật cụ thể, hãy cùng xem xét bối cảnh rộng lớn hơn khi cả Trung Quốc và Mỹ đồng loạt tham gia vào cuộc đua máy tính lượng tử. Hơn một tuần trước, chính quyền Trump đã sử dụng quỹ từ Đạo luật CHIPS để cấp vốn một lần 2 tỷ USD cho 9 công ty máy tính lượng tử Mỹ. Số tiền này không phải là yếu tố then chốt nhất; điều quan trọng hơn là chính phủ liên bang Mỹ trực tiếp nắm giữ cổ phần thiểu số tại các công ty này — tức là chính phủ Mỹ đã đích thân tham gia đầu tư vào toàn bộ chuỗi giá trị máy tính lượng tử của Mỹ. Văn phòng Chính sách Công nghệ của Nhà Trắng cũng đã âm thầm nâng cấp mức độ ưu tiên của máy tính lượng tử lên ngang hàng với AI trong chiến lược quốc gia, và nhiều phương tiện truyền thông tài chính hàng đầu của Mỹ tiết lộ một sắc lệnh hành pháp tổng thống chuyên biệt về máy tính lượng tử đang được soạn thảo.
Tín hiệu chính trị đằng sau những sự kiện này rất rõ ràng: Mỹ không muốn bỏ lỡ bất kỳ cuộc cách mạng công nghệ cấp cơ sở hạ tầng nào. Nhìn lại lịch sử, PC, Internet, Internet di động và AI — mỗi lần cách mạng công nghệ toàn cầu đều mang lại lợi ích lớn nhất cho các công ty Mỹ. Mỹ luôn xây dựng cơ sở hạ tầng trước, mở ra con đường từ “0 đến 1”, rồi các quốc gia khác mới theo sau để chia sẻ thành quả. Hành động lần này của chính quyền Trump thực chất là một bước đi nhằm đảm bảo vị thế dẫn đầu của Mỹ trong chuỗi giá trị máy tính lượng tử.
Xét từ góc độ an ninh quốc gia, máy tính lượng tử còn có một hướng ứng dụng cực kỳ nhạy cảm: về mặt lý thuyết, nó có khả năng phá vỡ hầu hết mọi hệ thống mã hóa truyền thông trên Internet ngày nay — bao gồm cả mã hóa cho giao dịch ngân hàng, liên lạc quân sự và điện tín ngoại giao, đều có thể bị “xuyên thủng” trực tiếp. Bên nào nắm bắt được năng lực này trước tiên sẽ chiếm được lợi thế chủ động trong không gian mạng tương lai. Đây mới chính là điều khiến chính phủ Mỹ thực sự lo ngại.
Chuyển ánh mắt sang phía Trung Quốc, lý do cũng tương tự. Dù là Kế hoạch 5 năm lần thứ 15 hay quy mô huy động vốn của ngành lượng tử, tất cả đều cho thấy tham vọng của Trung Quốc trong lĩnh vực mới nổi này. Cuộc đối đầu giữa Trung – Mỹ trên đường đua lượng tử, dù không kịch tính như cuộc đua mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) trong AI, nhưng đã âm ỉ vận động và có thể trở thành cuộc đấu địa chính trị – công nghệ lớn nhất trong 5 hoặc 10 năm tới.
Khi đã hiểu rõ bối cảnh rộng lớn này, ta sẽ nhận ra rằng các công ty máy tính lượng tử niêm yết trên thị trường chứng khoán Mỹ — những công ty đã tăng giá hàng chục lần trong vài năm qua — không đơn thuần là những cổ phiếu công nghệ vốn nhỏ thông thường, mà thực chất là những ‘quân cờ’ được đặt cược trong cuộc đua công nghệ cấp quốc gia.
Máy tính lượng tử thực chất là gì: Từ bit, chồng chập, rối lượng tử đến giao thoa
Nico:
Nếu đi thẳng vào các khái niệm liên quan đến máy tính lượng tử, nhiều người có thể cảm thấy bối rối, vì vậy chúng ta sẽ bắt đầu từ những thứ quen thuộc nhất trong đời sống hằng ngày. Dù bạn đang dùng điện thoại xem video hay dùng máy tính để soạn thảo văn bản, thì tất cả những thứ bạn thấy — hình ảnh, video, văn bản — đều được xử lý bởi một cỗ máy gọi là máy tính. Tất cả hình ảnh, video và văn bản bạn thấy trên điện thoại hoặc máy tính đều thực chất là mã nhị phân ở tầng nền, đơn vị của nó gọi là bit, gồm hai trạng thái 0 và 1. Sau một loạt xử lý tính toán, chúng mới được chuyển hóa thành những nội dung có thể hiểu được như văn bản, hình ảnh và video.
Trong vài chục năm qua, chúng ta luôn cố gắng làm một việc: tăng tốc độ xử lý các bit 0 và 1 của máy tính. Phương pháp chủ yếu là thu nhỏ transistor trên chip càng nhiều càng tốt, để có thể bố trí nhiều transistor hơn trên cùng một diện tích chip, từ đó tăng tốc độ xử lý. Nhưng hiện nay con đường này đang dần chạm đến giới hạn. Quy trình sản xuất chip tiên tiến nhất hiện đã đạt 2 nanomet, và tiếp tục thu nhỏ hơn nữa sẽ tiến gần đến kích thước của một nguyên tử đơn lẻ. Ở quy mô đó, các quy luật của vật lý cổ điển bắt đầu mất hiệu lực — đây không phải là vấn đề kỹ thuật thông thường nào có thể giải quyết được.
Ngoài giới hạn phần cứng, bản thân bit 0 và 1 cũng tồn tại những hạn chế căn bản. Dù chip chạy nhanh đến đâu, một bit tại bất kỳ thời điểm nào cũng chỉ có thể ở trạng thái 0 hoặc 1. Nếu bạn muốn kiểm tra 1.000 tỷ khả năng, bạn buộc phải thử từng khả năng một. Có một loại bài toán mà số lần thử nghiệm tăng theo cấp số mũ cùng quy mô vấn đề. Ví dụ, một nhân viên giao hàng cần giao 100 bưu phẩm, số lượng tuyến đường giao hàng khả thi vào khoảng 10158, một con số lớn hơn tổng số nguyên tử trong toàn bộ vũ trụ hàng chục chữ số. Siêu máy tính nhanh nhất hiện nay cũng không thể tính hết trong suốt tuổi thọ của Trái Đất.
Máy tính lượng tử được đề xuất nhằm phá vỡ giới hạn này. Nguyên lý nền tảng của nó hoàn toàn khác biệt so với máy tính truyền thống. Bit truyền thống chỉ có thể là 0 hoặc 1, trong khi đơn vị cơ bản của máy tính lượng tử gọi là qubit (bit lượng tử). Một qubit có thể đồng thời ở cả trạng thái 0 và 1 — tính chất này gọi là trạng thái chồng chập lượng tử. Nghe có vẻ trái ngược trực quan: một đồng xu chỉ có thể ngửa hoặc sấp; một chiếc đèn chỉ có thể bật hoặc tắt. Trong đời sống thường nhật, chúng ta chưa từng thấy một vật nào tồn tại đồng thời ở hai trạng thái.
Nhưng trong thế giới vi mô, các hạt riêng lẻ tự nhiên tuân theo các quy luật cơ học lượng tử. Các hạt vi mô như electron, photon và nguyên tử thực sự có thể tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái — đây là một sự thật vật lý đã được kiểm chứng qua vô số thí nghiệm. Chúng ta không cảm nhận được điều này trong đời sống thường nhật vì mọi thứ ta tiếp xúc đều được cấu thành từ số lượng khổng lồ các hạt. Khi một lượng lớn hạt tập trung lại, sự tương tác lẫn nhau giữa chúng và với môi trường bên ngoài khiến trạng thái chồng chập trở nên cực kỳ mong manh và nhanh chóng biến mất — vì vậy thế giới vĩ mô luôn hiện lên dưới dạng những trạng thái xác định.
Việc máy tính lượng tử cần làm là tìm cách bảo vệ trạng thái chồng chập của các hạt vi mô và tận dụng nó để thực hiện tính toán. Vì sao trạng thái chồng chập lại hỗ trợ tính toán nhanh? Máy tính cổ điển cần tìm ra đáp án đúng trong 1.000 tỷ khả năng, buộc phải thử từng khả năng một — tốc độ chip nhanh đến đâu cũng không thể thay đổi thực tế này. Còn trạng thái chồng chập của máy tính lượng tử có thể phá vỡ giới hạn này. 50 qubit sắp xếp tổ hợp với nhau cũng tương ứng với 1.000 tỷ trạng thái khả thi, nhưng điểm khác biệt cốt lõi là 50 qubit này tại cùng một thời điểm đồng thời tồn tại ở tất cả các trạng thái chồng chập. Việc thực hiện một thao tác trên 50 qubit này đồng nghĩa với việc tác động đồng thời lên tất cả các trạng thái — một thao tác duy nhất tương đương với 1.000 tỷ lần lặp lại trên máy tính cổ điển.
Nhưng chỉ có trạng thái chồng chập thôi là chưa đủ. Nếu 50 qubit đồng thời tồn tại ở tất cả các trạng thái nhưng lại độc lập, không liên quan với nhau, thì ta cũng không thể điều khiển chúng một cách phối hợp. Điều này dẫn đến khái niệm quan trọng thứ hai: rối lượng tử. Hai qubit riêng lẻ đều ở trạng thái chồng chập, và kết quả đo lường riêng lẻ của mỗi qubit đều mang tính ngẫu nhiên; nhưng nếu chúng rơi vào trạng thái rối, thì hai kết quả ngẫu nhiên này sẽ xuất hiện mối liên hệ tuyệt đối.
Ví dụ, bạn đặt hai qubit rối vào hai vị trí: một ở Bắc Kinh, một ở New York. Khi bạn đo qubit ở Bắc Kinh và thu được kết quả 0, bạn không cần phải bay đến New York cũng đã biết chắc chắn qubit kia phải là 1; ngược lại, nếu ở Bắc Kinh bạn đo được 1, thì qubit ở New York chắc chắn là 0. Mỗi lần đo riêng lẻ bất kỳ qubit nào đều mang tính ngẫu nhiên, nhưng khi đặt hai qubit cạnh nhau, kết quả luôn là hai trạng thái bổ sung hoàn hảo. Mối liên hệ này không cần bất kỳ tín hiệu truyền dẫn nào, và xảy ra tức thời bất kể khoảng cách xa đến đâu. Các thí nghiệm lịch sử đã lặp đi lặp lại chứng minh rằng hiện tượng rối lượng tử là có thật.
Tác dụng của rối lượng tử trong máy tính lượng tử là khiến nhiều qubit không còn hoạt động độc lập mà trở thành một thể thống nhất không thể tách rời. Không có rối lượng tử, 10 qubit chỉ là 10 trạng thái độc lập, không liên quan; nhưng khi có rối lượng tử, 10 qubit này được “kết nối” với nhau, và việc thay đổi một qubit sẽ kéo theo sự thay đổi của các qubit còn lại. Như vậy, ta có thể thực hiện các thao tác phối hợp trên toàn bộ hệ thống, để tất cả các qubit cùng tiến hóa theo hướng dẫn đến đáp án đúng.
Tiếp theo, làm thế nào để thực sự thu được đáp án đúng? Đây là phần tinh tế nhất của máy tính lượng tử. Khi qubit ở trạng thái chồng chập, mỗi trạng thái đều có một “trọng số” tương ứng, có thể hiểu đơn giản là xác suất. Lúc đầu, tất cả các trạng thái đều có trọng số đồng đều, nên nếu đo lường ngay lúc này, xác suất thu được đáp án đúng rất thấp — gần như đoán mò. Thuật toán lượng tử làm việc bằng cách thực hiện một loạt các thao tác được thiết kế cẩn thận để từng bước điều chỉnh phân bố trọng số này.
Quá trình điều chỉnh này dựa trên hiện tượng giao thoa lượng tử. Giao thoa là một khái niệm của sóng: khi ném hai viên đá xuống mặt nước yên tĩnh, hai chùm sóng lan tỏa gặp nhau; nếu hai đỉnh sóng trùng nhau, mặt nước sẽ dâng cao hơn; nếu một đỉnh sóng gặp một đáy sóng, chúng sẽ triệt tiêu lẫn nhau và mặt nước trở nên phẳng. Tác dụng của giao thoa lượng tử là làm tăng cường các “sóng” hướng đến đáp án đúng và triệt tiêu các “sóng” hướng đến đáp án sai. Mỗi lần thực hiện một thao tác lượng tử, xác suất của đáp án đúng tăng lên một chút, trong khi xác suất của đáp án sai giảm đi một chút. Lặp lại đủ nhiều lần, xác suất của đáp án đúng được đẩy lên gần 100%, lúc này ta tiến hành đo lường và trạng thái chồng chập sẽ “sụp đổ” thành một giá trị xác định — từ đó thu được đáp án cuối cùng.
Thuật ngữ “sụp đổ” nghe có vẻ rất cao siêu, nhưng thực ra rất dễ hiểu: tại thời điểm đọc trạng thái của qubit, nó sẽ chuyển từ trạng thái đồng thời là 0 và 1 sang một trạng thái xác định là 0 hoặc 1. Vì sao việc quan sát lại gây ra hiện tượng sụp đổ — đến nay ngành vật lý vẫn chưa giải thích trọn vẹn. Nhưng để hiểu máy tính lượng tử, bạn chỉ cần ghi nhớ quy tắc này.
Tóm lại ngắn gọn: trạng thái chồng chập trao cho máy tính lượng tử khả năng xử lý đồng thời tất cả các khả năng; rối lượng tử trao cho nó khả năng phối hợp giữa các khả năng; giao thoa lượng tử trao cho nó phương tiện để chuyển từ trạng thái bất định sang trạng thái xác định. Ba cơ chế này thiếu một cũng không được.
Dùng một ví dụ đầy đủ để nối liền toàn bộ quy trình: Giả sử bạn cần tìm trong số 1 triệu chiếc khóa duy nhất chiếc khóa có thể mở được bằng chiếc chìa khóa đang cầm. Cách làm của máy tính cổ điển là cầm chìa khóa thử từng chiếc khóa một — may mắn thì một lần là xong, xui xẻo thì phải thử hàng trăm ngàn lần. Cách làm của máy tính lượng tử là trước tiên thiết lập trạng thái chồng chập cho các qubit để chúng đồng thời bao phủ toàn bộ 1 triệu chiếc khóa; sau đó thiết lập rối lượng tử giữa các qubit để chúng hình thành một hệ thống phối hợp thống nhất; tiếp theo thực hiện giao thoa lượng tử, mỗi lần thao tác sẽ làm tín hiệu của chiếc khóa đúng mạnh lên một chút và tín hiệu của các chiếc khóa sai yếu đi một chút. Lặp lại khoảng 1.000 lần, cuối cùng tiến hành đo lường để trạng thái chồng chập sụp đổ và trực tiếp thu được chiếc khóa đúng.
Máy tính cổ điển có thể phải thử hàng trăm ngàn lần, trong khi máy tính lượng tử chỉ cần khoảng 1.000 lần. Nguồn gốc của tốc độ tăng trưởng lượng tử không nằm ở việc mỗi thao tác riêng lẻ nhanh hơn, mà ở số lần thao tác cần thiết giảm theo cấp số mũ. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh một điểm: máy tính lượng tử chỉ có ưu thế trong một số loại bài toán cụ thể.
Máy tính lượng tử có thể làm gì và không thể làm gì
Nico:
Đầu tiên là một hướng ứng dụng có liên quan trực tiếp đến tất cả mọi người: nghiên cứu và phát triển dược phẩm mới. Một phân tử dược phẩm mới có thể phát huy tác dụng trong cơ thể người hay không, cuối cùng phụ thuộc vào trạng thái cơ học lượng tử của các electron bên trong phân tử đó. Khi máy tính cổ điển mô phỏng các trạng thái electron này, khối lượng tính toán sẽ tăng theo cấp số mũ cùng mức độ phức tạp của phân tử. Với các phân tử đơn giản thì vẫn có thể tính được, nhưng với các phân tử phức tạp hơn một chút, ngay cả siêu máy tính mạnh nhất toàn cầu cũng không thể xử lý nổi. Đó chính là lý do vì sao trong vài chục năm qua, chu kỳ phát triển thuốc mới luôn bị kẹt ở mức hơn 10 năm, và chi phí trung bình lên tới hàng chục tỷ USD.
Nếu một ngày nào đó máy tính lượng tử có thể mô phỏng chính xác sự gấp nếp protein và tương tác giữa các phân tử, toàn bộ chu kỳ phát triển thuốc mới lý thuyết có thể được rút ngắn từ hơn chục năm xuống còn vài năm, thậm chí vài tháng. Pfizer, AstraZeneca, Merck — những “ông lớn” dược phẩm hàng đầu toàn cầu — đều đã bắt đầu hợp tác với các công ty máy tính lượng tử để thực hiện các nghiên cứu thăm dò tương tự.
Hướng thứ hai là mật mã học — đây là khả năng nổi tiếng nhất của máy tính lượng tử đối với đại chúng, đồng thời cũng là điều khiến các chính phủ thực sự lo ngại. Toàn bộ Internet hiện nay phụ thuộc vào một thuật toán mã hóa tên là RSA. Độ an toàn của thuật toán này dựa trên thực tế rằng siêu máy tính nhanh nhất toàn cầu cũng cần hàng tỷ năm để giải mã một khóa RSA 2048-bit. Nhưng máy tính lượng tử lại khác: về mặt lý thuyết, một máy tính lượng tử phổ quát đủ lớn, sử dụng thuật toán lượng tử Shor, có thể phá vỡ khóa mã hóa trong vài giờ đến một tuần.
Điều này đồng nghĩa với việc nếu loại máy tính lượng tử phổ quát này ra đời trong tương lai, toàn bộ ngành tài chính và quân sự có thể đối mặt với những vấn đề an ninh nghiêm trọng. Chính vì mối đe dọa này, máy tính lượng tử còn thúc đẩy ra đời một thị trường hoàn toàn mới mang tên “mã hóa an toàn lượng tử”. Chính phủ và doanh nghiệp toàn cầu đều cần di chuyển hệ thống hiện tại sang một hệ thống mã hóa mới trước khi máy tính lượng tử thực sự trưởng thành. Bản thân quá trình di chuyển này đã là một thị trường khổng lồ.
Hướng thứ ba là mô hình tài chính. Tối ưu hóa danh mục đầu tư, định giá rủi ro, định giá công cụ phái sinh và phát hiện gian lận — những vấn đề cốt lõi trong lĩnh vực tài chính — về bản chất đều là bài toán tìm nghiệm tối ưu trong vô vàn khả năng, đúng vào “điểm mạnh” của máy tính lượng tử trong các bài toán tối ưu tổ hợp. Các “ông lớn” phố Wall như JPMorgan Chase, Goldman Sachs và HSBC trong vài năm qua đều âm thầm thành lập đội ngũ máy tính lượng tử riêng để tham gia vào các thử nghiệm và cải tiến thuật toán lượng tử.
Một hướng khác gắn liền với đời sống thường nhật là tối ưu hóa hậu cần và chuỗi cung ứng. Một nhân viên giao hàng cần giao 100 bưu phẩm, làm thế nào để lên kế hoạch tuyến đường sao cho toàn bộ bưu phẩm được giao xong trong thời gian ngắn nhất? Số lượng tuyến đường khả thi với 100 điểm là khoảng 10158, lớn hơn cả số nguyên tử trong vũ trụ. Khi mở rộng bài toán này lên quy mô chuỗi cung ứng toàn cầu — với hàng chục ngàn kho hàng, hàng trăm ngàn tuyến vận chuyển, và phải liên tục cân nhắc tồn kho, thời tiết, giao thông… — thì máy tính lượng tử có tiềm năng giá trị to lớn trong các bài toán tối ưu quy mô lớn như vậy.
Tuy nhiên, máy tính lượng tử không phải là “vạn năng”, và có rất nhiều việc nó không thể làm. Ví dụ, lướt web, soạn thảo văn bản, xem video hay nhắn tin trên máy tính — những nhiệm vụ này có đặc điểm là các bước rõ ràng, logic minh bạch, không yêu cầu tìm kiếm trong vô vàn khả năng, nên máy tính lượng tử hoàn toàn không thể cạnh tranh với máy tính thông thường trong các nhiệm vụ này. Hoặc như truy vấn cơ sở dữ liệu, lưu trữ tệp, đọc – ghi dữ liệu quy mô lớn — các bài toán này có điểm nghẽn cốt lõi nằm ở tốc độ IO và kiến trúc lưu trữ, cũng không phù hợp với máy tính lượng tử. Ngoài ra còn có các hệ thống điều khiển thời gian thực như xe tự lái và robot công nghiệp — những hệ thống này yêu cầu thời gian phản hồi xác định, trong khi đầu ra của máy tính lượng tử mang tính xác suất và lại đòi hỏi môi trường vật lý cực đoan, nên hoàn toàn không thể tích hợp vào các hệ thống như vậy.
Bạn có thể ghi nhớ một quy tắc đánh giá đơn giản: Nếu một bài toán có các bước giải quyết rõ ràng, không cần tìm kiếm trong vô vàn khả năng, thì máy tính cổ điển là lựa chọn phù hợp hơn; nếu số lượng đáp án khả thi tăng theo cấp số mũ cùng quy mô bài toán và bạn cần tìm nghiệm tối ưu trong toàn bộ các khả năng, thì máy tính lượng tử mới phát huy tác dụng. Máy tính cổ điển là một cỗ máy hiệu quả thực hiện các chỉ lệnh rõ ràng, trong khi máy tính lượng tử là một công cụ khám phá nhằm tìm kiếm đáp án giữa vô vàn khả năng gần như vô hạn — hai loại máy tính này bổ trợ lẫn nhau.
Nói trở lại, những bài toán mà máy tính lượng tử có thể giải quyết lại tập trung ở những ngành có giá trị cao nhất: nghiên cứu dược phẩm, mô hình tài chính, mật mã học, khoa học vật liệu và tối ưu hóa hậu cần. Chỉ riêng những điểm này cộng lại đã tạo nên tiềm năng thị trường dài hạn lên tới hàng nghìn tỷ USD. Tuy nhiên, tất cả các ứng dụng này hiện vẫn đang ở giai đoạn phòng thí nghiệm.
Thương mại hóa bị chặn ở đâu: Tỷ lệ lỗi, sửa lỗi lượng tử và “tam giác bất khả thi”
Nico:
Vì sao câu chuyện về máy tính lượng tử đã được kể suốt nhiều năm, nhưng đến nay vẫn chưa thể thương mại hóa? Rốt cuộc bị kẹt ở khâu nào?
Như đã đề cập, trạng thái chồng chập của các hạt vi mô cực kỳ mong manh. Dao động nhiệt độ, nhiễu điện từ, thậm chí một phân tử khí tự do va chạm vào cũng khiến trạng thái chồng chập sụp đổ và qubit lập tức chuyển thành trạng thái xác định 0 hoặc 1. Một khi sụp đổ xảy ra, phép tính sẽ sai. Trên thực tế, bất kể dùng hệ thống vật lý nào để chế tạo qubit, nhiễu đều không thể tránh khỏi — không có biện pháp kỹ thuật nào có thể loại bỏ hoàn toàn mọi loại nhiễu.
Vì vậy, máy tính lượng tử hiện nay có xác suất nhất định xảy ra lỗi mỗi lần thực hiện một thao tác, tỷ lệ lỗi dao động trong khoảng vài phần trăm. Nghe thì có vẻ thấp, nhưng để giải quyết các bài toán thực tế, máy tính lượng tử thường cần thực hiện hàng ngàn đến hàng triệu thao tác. Nếu mỗi thao tác đều có 1% xác suất lỗi, sau 1.000 thao tác, kết quả cuối cùng gần như chắc chắn sẽ sai. Đây chính là nguyên nhân căn bản khiến máy tính lượng tử mãi chưa thể thương mại hóa: không phải không chế tạo được qubit, mà là qubit quá dễ bị lỗi, nên không thể thực hiện bất kỳ phép tính nào có giá trị thực tiễn.
Giới chuyên môn thống nhất rằng phải đi theo một hướng khác, gọi là sửa lỗi lượng tử. Ý tưởng của nó là sử dụng nhiều qubit vật lý kém ổn định để mã hóa thành một qubit logic cực kỳ đáng tin cậy. Có thể hiểu như sau: Giả sử bạn có một thông tin quan trọng cần gửi cho bạn bè, nhưng người truyền tin không mấy đáng tin cậy — mỗi lần đều có khả năng nói sai. Nếu bạn nhờ 100 người cùng truyền một câu nói, ngay cả khi một vài người nói sai, bạn bè vẫn có thể suy luận ra thông tin đúng nhờ đa số người nói đúng.
Sửa lỗi lượng tử làm việc tương tự như vậy: sử dụng một lượng lớn qubit vật lý để kiểm tra lẫn nhau, phát hiện và sửa chữa lỗi. Nhưng cái giá phải trả rất cao. Theo ước tính hiện nay, để tạo ra một qubit logic đáng tin cậy, cần khoảng 1.000 đến 10.000 qubit vật lý. Nếu thuật toán của bạn cần 1.000 qubit logic để giải quyết một bài toán thương mại thực tế, thực tế bạn sẽ cần một máy tính lượng tử có từ 1 triệu đến 10 triệu qubit vật lý. Trong khi đó, máy tính lượng tử tiên tiến nhất hiện nay mới chỉ đạt mức từ vài trăm đến vài ngàn qubit vật lý — chênh lệch tới vài bậc độ lớn.
Đến đây thì giới hạn cơ bản của máy tính lượng tử đã rất rõ ràng. Nó cần đồng thời đạt được ba điều kiện: qubit đủ ổn định, tỷ lệ lỗi đủ thấp; số lượng qubit đủ lớn để mở rộng lên mức triệu đơn vị; tốc độ điều khiển qubit đủ nhanh để hoàn thành phép tính trước khi trạng thái chồng chập biến mất. Tính ổn định, số lượng và tốc độ đều không thể thiếu.
Tuy nhiên, trong thế giới vật lý thực tế, ba mục tiêu này tồn tại mâu thuẫn sâu sắc. Muốn qubit ổn định hơn, bạn cần các điều kiện cách ly cực đoan hơn; cách ly càng cực đoan, việc điều khiển càng khó khăn và mở rộng càng rắc rối. Muốn có nhiều qubit hơn, độ phức tạp của hệ thống sẽ tăng lên, nguồn nhiễu sẽ nhiều hơn và tính ổn định sẽ giảm đi. Muốn điều khiển nhanh hơn, độ chính xác của thao tác sẽ khó đảm bảo hơn và khả năng xảy ra lỗi cũng cao hơn. Không có hệ thống vật lý nào có thể tối ưu đồng thời cả ba chiều này — đây chính là “tam giác bất khả thi”.
Sáu hướng tiếp cận kỹ thuật sẽ được đề cập tiếp theo, bản chất đều là những lựa chọn khác nhau trong việc đánh đổi giữa ba yếu tố: tính ổn định, số lượng và tốc độ.
Sáu hướng tiếp cận kỹ thuật: Siêu dẫn, bẫy ion, thối nhiệt, quang lượng tử, nguyên tử trung hòa và spin silicon
Nico:
Trước tiên là qubit siêu dẫn — đây là hướng tiếp cận phổ biến nhất và có lịch sử nghiên cứu lâu đời nhất. Trong ba chiều tính ổn định, số lượng và tốc độ, hướng siêu dẫn chọn tốc độ. Phương pháp của nó là làm lạnh một đoạn mạch kim loại đặc biệt xuống khoảng -273°C — gần bằng nhiệt độ thấp nhất trong vũ trụ. Ở nhiệt độ này, kim loại chuyển sang trạng thái siêu dẫn, điện trở hoàn toàn biến mất. Quan trọng hơn, dòng điện trong mạch có thể đồng thời chảy theo chiều thuận và chiều nghịch — đây chính là trạng thái chồng chập, sau đó dùng xung vi sóng chính xác để điều khiển.
Hướng siêu dẫn chỉ cần vài chục nanogiây để thực hiện một thao tác lượng tử — nhanh nhất trong sáu hướng. Quy trình sản xuất cũng có thể kế thừa chuỗi cung ứng bán dẫn hiện có, nhiều thiết bị và quy trình đều tương đồng với việc sản xuất chip truyền thống. Đổi lại là tính ổn định kém: trạng thái chồng chập chỉ duy trì được vài chục đến vài trăm microgiây, buộc phải hoàn thành toàn bộ phép tính trong khoảng thời gian cực ngắn. Ngoài ra, khả năng kết nối giữa các qubit bị giới hạn bởi bố cục vật lý của chip — không phải hai qubit nào cũng có thể tương tác trực tiếp với nhau.
Hướng tiếp cận hoàn toàn khác là bẫy ion — nó chọn tính ổn định. Cụ thể là dùng điện trường và từ trường để tạo ra một “bẫy” trong chân không, treo lơ lửng một ion mang điện duy nhất để nó không tiếp xúc với bất kỳ vật chất nào khác, sau đó dùng tia laser chính xác để đẩy ion vào trạng thái chồng chập. Vì thao tác được thực hiện trên một nguyên tử duy nhất — bản thân nguyên tử rất ổn định — nên trạng thái chồng chập có thể duy trì đến cấp giây, dài hơn hàng chục bậc so với hướng siêu dẫn. Hơn nữa, hai ion bất kỳ đều có thể tương tác trực tiếp với nhau, không bị giới hạn bởi bố cục vật lý.
Đổi lại là tốc độ chậm. Mỗi thao tác mất vài đến vài chục microgiây, chậm hơn hướng siêu dẫn từ hai đến ba bậc. Và khi số lượng ion tăng lên đến hàng trăm, hàng ngàn, việc kiểm soát ổn định một lượng lớn ion như vậy trong cùng một “bẫy” sẽ gặp thách thức kỹ thuật rất lớn. Công ty Mỹ niêm yết trên thị trường chứng khoán theo hướng bẫy ion là IonQ.
Hướng thứ ba gọi là thối nhiệt lượng tử (quantum annealing), từ bỏ tính phổ quát để đổi lấy giá trị thực tiễn. Nó không theo đuổi việc chế tạo một cỗ máy có thể chạy mọi thuật toán lượng tử, mà chỉ tập trung vào bài toán tối ưu. Nguyên lý mượn từ khái niệm “thối nhiệt” trong vật lý: làm nóng một khối kim loại đến nhiệt độ rất cao, sau đó làm nguội từ từ, các nguyên tử bên trong kim loại sẽ tự tìm ra cách sắp xếp có năng lượng thấp nhất. Thối nhiệt lượng tử làm việc tương tự: để hệ lượng tử tiến hóa tự nhiên dưới sự hỗ trợ của hiệu ứng lượng tử đến trạng thái năng lượng thấp nhất — trạng thái năng lượng thấp nhất này chính là nghiệm tối ưu của bài toán tối ưu.
Vì không cần thực hiện các thao tác lượng tử phổ quát, yêu cầu kỹ thuật thấp hơn nhiều, số lượng qubit có thể đạt rất lớn — hiện đã đạt hơn 4.400 qubit, vượt xa mọi máy tính lượng tử phổ quát hiện có. Trong các bài toán như điều độ hậu cần và tối ưu danh mục đầu tư, đã có doanh nghiệp thực tế sử dụng. Hạn chế rõ ràng của hướng này là không thể chạy thuật toán Shor để phá mã, cũng không thể chạy thuật toán Grover để tìm kiếm phổ quát — phạm vi ứng dụng bị giới hạn trong nhóm bài toán tối ưu. Nếu trong tương lai máy tính lượng tử phổ quát thực sự ra đời, thị trường của thối nhiệt lượng tử thậm chí có thể bị thu hẹp. Hiện tại chỉ có một công ty niêm yết duy nhất theo hướng này: D-Wave.
Hướng thứ tư là quang lượng tử — nó chọn một góc tiếp cận độc đáo: sử dụng photon làm qubit. Photon có ưu thế tự nhiên: gần như không tương tác với môi trường bên ngoài. Một photon được phát ra sẽ không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hay nhiễu điện từ. Điều này có nghĩa là hệ thống quang lượng tử có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng, không cần thiết bị làm lạnh phức tạp. Ngoài ra, photon truyền dẫn tự nhiên trong sợi quang, rất tương thích với cơ sở hạ tầng truyền thông hiện có.
Tuy nhiên, photon cũng có nhược điểm lớn: hai photon khi gặp nhau gần như “bỏ qua nhau”, mỗi cái bay theo đường riêng. Trong khi đó, máy tính lượng tử cần hai qubit tương tác chính xác với nhau — ví dụ như tạo ra rối lượng tử. Việc khiến hai photon tương tác với nhau một cách chính xác về thời điểm và cách thức là một thách thức kỹ thuật cực kỳ lớn.
Hướng thứ năm là nguyên tử trung hòa — đây là hướng thu hút sự chú ý mạnh trong một hai năm gần đây, đặt cược vào khả năng mở rộng. Phương pháp là dùng “kềm laser” để bắt từng nguyên tử trung hòa. Hãy hình dung tia laser như những chiếc kềm cực kỳ nhỏ, mỗi chiếc kềm kẹp một nguyên tử, sau đó sắp xếp các nguyên tử này thành một mảng hai chiều hoặc thậm chí ba chiều, mỗi nguyên tử bị kẹp chính là một qubit. Để hai nguyên tử tạo ra rối lượng tử, cần kích thích một trong hai nguyên tử lên trạng thái năng lượng cao đặc biệt — nguyên tử ở trạng thái này sẽ tương tác mạnh với các nguyên tử xung quanh, từ đó tạo ra rối lượng tử.
Điểm hấp dẫn lớn nhất của hướng này là về mặt lý thuyết, việc mở rộng từ vài trăm qubit lên vài ngàn, thậm chí vài chục ngàn qubit sẽ dễ dàng hơn. Trong số sáu hướng, khả năng mở rộng của nguyên tử trung hòa có thể là mạnh nhất. Hạn chế là độ trưởng thành kỹ thuật còn chưa cao: hướng này khởi đầu muộn hơn so với siêu dẫn và bẫy ion, và nhiều vấn đề kỹ thuật vẫn đang trong giai đoạn thăm dò.
Hướng cuối cùng là spin silicon — phương pháp là chế tạo qubit trên chip silicon truyền thống. Electron trong chip silicon tự nhiên có một thuộc tính lượng tử gọi là spin, có thể tồn tại ở trạng thái chồng chập giữa “hướng lên” và “hướng xuống”, vừa vặn có thể dùng làm qubit. Sức hấp dẫn lớn nhất của nó là quy trình sản xuất có thể trực tiếp kế thừa từ các nhà máy bán dẫn hiện có. Toàn thế giới đã có hàng chục năm kinh nghiệm và thiết bị sản xuất chip silicon; nếu qubit lượng tử có thể được sản xuất trên cùng một dây chuyền, thì lợi thế về khả năng mở rộng dài hạn và chi phí có thể là mạnh nhất trong sáu hướng.
Tuy nhiên, ở giai đoạn hiện tại, spin silicon là hướng chậm nhất trong sáu hướng. Chất lượng của từng qubit và số lượng qubit có thể điều khiển đều rõ ràng thua kém so với siêu dẫn và bẫy ion.
Khi đặt sáu hướng cạnh nhau, bạn sẽ nhận ra ưu điểm của hướng này chính là nhược điểm của hướng kia. Không có hướng nào có thể dẫn đầu trên mọi phương diện. Đây chính là trạng thái thực tế nhất của máy tính lượng tử ngày nay: bên nào đầu tiên đạt được mức độ khả dụng đồng thời về tính ổn định, số lượng và tốc độ, bên đó sẽ là người mở cánh cửa đầu tiên cho máy tính lượng tử có khả năng sửa lỗi. Một khi vượt qua ngưỡng này, quá trình thương mại hóa sẽ diễn ra rất nhanh, vì nhu cầu từ phía người dùng đã sẵn sàng. Chính phủ Mỹ đã chi 2 tỷ USD từ Đạo luật CHIPS, đầu tư vào tất cả các hướng, vì không ai biết cuối cùng hướng nào sẽ chiến thắng. Cách thông minh nhất là đặt cược vào tất cả.
Sự bất định khổng lồ này vừa là rủi ro lớn nhất, vừa là cơ hội lớn nhất khi đầu tư vào ngành máy tính lượng tử.
Giai đoạn phát triển và mốc thời gian: Máy tính lượng tử còn cách thương mại hóa bao xa?
Nico:
Hiện nay máy tính lượng tử đang ở giai đoạn nào? Khi nào mới thực sự bắt đầu tạo ra lợi nhuận?
Toàn bộ ngành máy tính lượng tử có thể chia thành ba giai đoạn lớn. Giai đoạn đầu tiên mà chúng ta đang ở hiện nay gọi là NISQ — viết tắt của “Máy tính lượng tử quy mô trung bình có nhiễu”. Nói một cách đơn giản, số lượng qubit đã đạt mức vài trăm, thậm chí vài ngàn, nhưng mỗi qubit đều có nhiễu, phép tính dễ bị lỗi, chỉ có thể thực hiện các minh họa kỹ thuật hoặc giải quyết một số bài toán nhỏ nhất định, chứ chưa thể thương mại hóa thực sự.
Giai đoạn tiếp theo cần bước vào là giai đoạn sửa lỗi sơ khai, còn gọi là giai đoạn qubit logic. Như đã đề cập, hiện nay tỷ lệ lỗi của qubit quá cao, nên bắt buộc phải sử dụng sửa lỗi lượng tử. Khi tỷ lệ lỗi được giảm xuống đủ thấp để máy tính lượng tử có thể chạy ổn định các thuật toán phức tạp, đó chính là dấu mốc bước vào giai đoạn thứ hai. Đây là ranh giới phân chia giữa giai đoạn “minh họa” và giai đoạn “triển khai ban đầu” của toàn ngành.
Sau khi vượt qua ngưỡng này, ngành mới thực sự bước vào giai đoạn máy tính lượng tử phổ quát có khả năng sửa lỗi quy mô lớn — tức là giai đoạn thương mại hóa. Vậy khi nào máy tính lượng tử có khả năng sửa lỗi sẽ xuất hiện?
Lộ trình của IBM là cụ thể nhất hiện nay, với kế hoạch chi tiết từng năm. Họ dự kiến ra mắt máy tính lượng tử Starling vào năm 2029, với mục tiêu đạt 200 qubit logic, có thể thực hiện 100 triệu cổng lượng tử. Tiếp theo, đến năm 2033, IBM dự kiến nâng con số này lên 2.000.
Về phía Google, chip Willow vào cuối năm 2024 đã đạt được một bước đột phá mang tính biểu tượng: số lượng qubit càng tăng, tỷ lệ lỗi tổng thể càng giảm. Điều này chưa từng xảy ra trong 30 năm qua. Trước đây, cứ tăng số lượng qubit là lỗi càng tăng theo cấp số nhân; bước đột phá này có ý nghĩa ở chỗ nó chứng minh trên mặt vật lý rằng con đường sửa lỗi là khả thi.
Ngoài hai “gã khổng lồ” này, lộ trình của công ty bẫy ion Quantinuum cũng hướng tới năm 2030. Tổ chức nghiên cứu uy tín Gartner dự báo máy tính lượng tử sẽ bắt đầu đe dọa hệ thống mã hóa hiện tại vào năm 2029. Các mốc thời gian do các công ty và tổ chức khác nhau đưa ra đều hội tụ trong khoảng từ năm 2029 đến 2033.
Nói cách khác, từ thời điểm hiện tại tính toán, máy tính lượng tử thực sự bắt đầu thương mại hóa, nhanh nhất cũng cần ít nhất thêm 3 đến 7 năm nữa. Mốc thời gian này khiến tôi nhớ đến hành trình phát triển của AI, từ năm 2018 đến 2020, khi GPT-2 vừa ra mắt, giới học thuật đã nhận ra tiềm năng của kiến trúc Transformer, các công ty như OpenAI và DeepMind bắt đầu đầu tư mạnh, nhưng đại chúng và phần lớn nhà đầu tư lúc đó vẫn cho rằng AI chỉ là một đợt thổi phồng khái niệm. Sau đó, ngành AI trải qua một đợt điều chỉnh và điều chỉnh mạnh, đến cuối năm 2022, ChatGPT bất ngờ xuất hiện và toàn bộ ngành AI mới thực sự bùng nổ hoàn toàn.
Máy tính lượng tử hiện nay có khả năng cao đang ở giai đoạn trước thềm ChatGPT — tương tự giai đoạn 2018–2020. Ở giữa có thể còn trải qua một đợt điều chỉnh mạnh và thanh lọc lớn, rồi mới thực sự cất cánh.
IonQ, Rigetti, D-Wave: Ba công ty cổ phiếu lượng tử, ai gần hơn với tương lai?
Nico:
Sau khi hiểu rõ toàn cảnh ngành máy tính lượng tử, chúng ta cùng xem xét ba công ty nổi bật nhất trên đường đua này: IonQ, Rigetti và D-Wave.
Đầu tiên là IonQ — theo hướng bẫy ion, là công ty có vốn hóa thị trường lớn nhất và tiến độ thương mại hóa nhanh nhất trong ba công ty. Doanh thu của IonQ chủ yếu đến từ ba nguồn: Thứ nhất là truy cập qua đám mây. Khách hàng không cần tự bỏ tiền lớn mua cả một máy tính lượng tử, mà chỉ cần thuê máy của IonQ thông qua các nền tảng đám mây như Amazon, Microsoft và Google, trả phí theo mức độ sử dụng — giống hệt việc thuê máy chủ đám mây. Các tổ chức tài chính như JPMorgan Chase và Goldman Sachs đang sử dụng máy của IonQ theo cách này để chạy các thuật toán tối ưu danh mục đầu tư và mô hình rủi ro.
Nguồn doanh thu thứ hai là bán trực tiếp phần cứng máy tính lượng tử. Đây là các hợp đồng lớn, không đều đặn, có đơn thì mới có doanh thu. Nguồn thứ ba là các hợp đồng nghiên cứu với chính phủ. IonQ từng nhận được hợp đồng trị giá 54,5 triệu USD từ Phòng Nghiên cứu Không quân Mỹ, cũng như ký thỏa thuận hợp tác với Bộ Năng lượng Mỹ về các ứng dụng lượng tử trong không gian. Nguồn doanh thu này mang lại dòng tiền ổn định trong nhiều năm, quan trọng hơn là giúp IonQ được “chính phủ bảo chứng”.
Trong cơ cấu doanh thu của IonQ, khoảng 60% đến từ khách hàng thương mại, không còn phụ thuộc hoàn toàn vào các đơn hàng từ chính phủ. Hơn nữa, sản phẩm của IonQ đã được bán ra hơn 30 quốc gia, trong khi con số này cách đây một năm còn chỉ ở mức một chữ số. Danh sách khách hàng bao gồm cả Bộ Quốc phòng Mỹ, Phòng Nghiên cứu Không quân Mỹ, cũng như các “ông lớn” thương mại như Amazon, AstraZeneca và NVIDIA. Tổng đơn hàng và nghĩa vụ thực hiện còn lại tăng 554% so với cùng kỳ, trên tay còn rất nhiều hợp đồng chưa được ghi nhận thành doanh thu đang chờ xử lý.
Về mặt dữ liệu tài chính, năm ngoái IonQ đạt doanh thu 130 triệu USD, tăng 202% so với năm trước, đây là công ty lượng tử niêm yết đầu tiên trong lịch sử đạt doanh thu hàng năm vượt 100 triệu USD. Quý I năm nay doanh thu đạt 64,7 triệu USD, tăng 755% so với cùng kỳ, vượt kỳ vọng của Phố Wall 30%. Công ty cũng điều chỉnh hướng dẫn doanh thu cả năm lên mức 260–270 triệu USD.
Tình hình tài chính khỏe mạnh nhất trong ba công ty là IonQ, với tiền mặt, tương đương tiền và các khoản đầu tư lên tới hơn 3,1 tỷ USD. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trong quý I năm nay, lợi nhuận ròng ghi nhận của IonQ đạt tới 800 triệu USD, trông có vẻ máy tính lượng tử đã rất lợi nhuận, nhưng 800 triệu USD này gần như toàn bộ đến từ biến động kế toán của một công cụ tài chính là chứng quyền — đây là con số trên giấy, không phản ánh lợi nhuận thực tế. Loại bỏ yếu tố một lần này, tình hình kinh doanh thực tế của IonQ vẫn đang lỗ. Hướng dẫn của công ty cho cả năm cũng cho thấy dự kiến lỗ từ 310–330 triệu USD ở cấp độ kinh doanh. Vì vậy, IonQ vẫn là một công ty máy tính lượng tử đang “đốt tiền”, chỉ khác là trên tay có 3,1 tỷ USD tiền mặt — đủ để “đốt” trong nhiều năm.
Về mặt kỹ thuật, IonQ gần đây có một số tiến triển đáng chú ý. Trước tiên là số lượng qubit: máy chủ thương mại hiện tại của IonQ tên là Tempo, với 100 qubit. Nhưng thú vị là IonQ không thích nhấn mạnh con số qubit vật lý này, mà thích dùng một chỉ số gọi là “qubit thuật toán”. Qubit thuật toán của Tempo là 64, bởi vì mỗi qubit theo hướng bẫy ion đều có chất lượng rất cao, và bất kỳ hai qubit nào cũng có thể tương tác trực tiếp với nhau, nên cùng một qubit, khả năng tính toán thực tế mà IonQ có thể khai thác cao hơn các đối thủ.
Một tiến triển quan trọng khác của IonQ là công nghệ EQC (điều khiển lượng tử bằng điện tử). Truyền thống, bẫy ion sử dụng tia laser để điều khiển từng ion, nhưng hệ thống laser rất khó mở rộng. Công nghệ mới của IonQ chuyển sang dùng tín hiệu điện tử chính xác để điều khiển, tích hợp các thành phần điều khiển trực tiếp vào chip bán dẫn thông thường. Điều này có nghĩa là máy tính lượng tử của IonQ có thể được sản xuất tại các nhà máy chip hiện có, dễ mở rộng hơn và chi phí cũng thấp hơn.
Một chi tiết thú vị khác: trong số 9 công ty được Đạo luật CHIPS tài trợ, IonQ không có tên. Nhiều nhà đầu tư lần đầu tiên nghĩ rằng điều này có phải là dấu hiệu IonQ không được chính phủ coi trọng? Tôi lại cho rằng điều ngược lại mới đúng. IonQ đã có trong tay 3,1 tỷ USD tiền mặt, hoàn toàn không thiếu tiền. Tiền của chính phủ là để hỗ trợ những công ty cần tiền để duy trì hoạt động và có giá trị độc đáo về mặt hướng tiếp cận kỹ thuật. Việc IonQ không nhận được tiền, gián tiếp chứng minh tính độc lập tài chính của công ty.
Rủi ro cốt lõi hiện tại của IonQ là định giá quá cao. Vốn hóa thị trường của nó vượt 20 tỷ USD, nếu tính theo hướng dẫn doanh thu năm 2026, tỷ lệ giá/doanh thu kỳ vọng gần 100 lần. Đây cũng là bệnh chung của toàn bộ ngành máy tính lượng tử tiên phong. Dưới tác động của tâm lý đầu cơ, thị trường đã định giá trước tốc độ tăng trưởng cao trong nhiều năm tới. Một khi bất kỳ quý nào tăng trưởng không đạt kỳ vọng, hoặc mốc thương mại hóa bị lùi lại, giá cổ phiếu có thể điều chỉnh mạnh.
Nói xong IonQ, tiếp đến Rigetti — theo hướng siêu dẫn, cách kiếm tiền tương tự IonQ nhưng trọng tâm khác biệt. Cũng là ba nguồn: truy cập qua đám mây, bán phần cứng và hợp đồng nghiên cứu với chính phủ, nhưng hiện nay nguồn doanh thu chủ lực là bán máy nguyên chiếc, và là dạng triển khai riêng tư — tức là khách hàng mua cả một máy tính lượng tử về đặt trong trung tâm dữ liệu của mình, chứ không thuê qua các nhà cung cấp đám mây.
Về doanh thu, Rigetti là công ty nhỏ nhất trong ba công ty. Năm ngoái doanh thu toàn năm là 7,1 triệu USD, giảm 34% so với năm trước. Nhưng quý I năm nay đã có sự đảo chiều, đạt 4,4 triệu USD, tăng gần 200% so với cùng kỳ. Về mặt sức khỏe tài chính, công ty hiện có 569 triệu USD tiền mặt, không có nợ, và dòng tiền từ hoạt động kinh doanh quý I là âm 16,2 triệu USD. Tính sơ bộ theo tốc độ này, tiền mặt có thể duy trì hoạt động trong 8–9 năm. Mặc dù số tiền tuyệt đối thấp hơn nhiều so với IonQ, nhưng do quy mô đội ngũ và sản phẩm của Rigetti nhỏ hơn, tốc độ “đốt tiền” cũng chậm hơn.
Về mặt kỹ thuật, Rigetti gần đây có tiến triển đáng kể. Tháng 4 năm nay, công ty chính thức ra mắt hệ thống Cepheus — hiện là hệ thống có số lượng qubit cao nhất, với 108 qubit. Kiến trúc của máy này rất đặc biệt: không làm một con chip lớn duy nhất, mà ghép 12 con chip nhỏ, mỗi con có 9 qubit — trong ngành gọi là kiến trúc “chip nhỏ”. Nếu hướng này thành công, việc mở rộng sẽ dễ dàng hơn nhiều so với việc làm một con chip lớn duy nhất — đây là yếu tố khác biệt kỹ thuật cốt lõi của Rigetti.
Tuy nhiên, khi hệ thống này mới ra mắt, độ chính xác khi hai qubit phối hợp làm việc là 99,1%, vẫn kém hơn một chút so với 99,9% của IonQ. Rigetti đặt mục tiêu nâng con số này lên 99,5% vào nửa cuối năm nay. Trên các con chip nhỏ 9 qubit, Rigetti đã đạt được 99,7%, nhưng khi số lượng qubit tăng lên, độ chính xác rất khó duy trì — đây chính là bệnh chung của hướng siêu dẫn. Tiếp theo, Rigetti dự kiến ra mắt chip Lyra với 336 qubit, với mục tiêu lần đầu tiên chứng minh máy tính lượng tử thực sự vượt trội hơn máy tính cổ điển trong một bài toán cụ thể.
Rủi ro cốt lõi của Rigetti cũng tương tự: doanh thu toàn năm chỉ hơn 7 triệu USD, nhưng lại hỗ trợ một vốn hóa thị trường hàng tỷ USD; tính theo doanh thu năm 2025, tỷ lệ giá/doanh thu vượt quá 1.000 lần — một con số rất đáng kinh ngạc. Một khi sản phẩm, hoạt động kinh doanh hoặc tiến độ của toàn ngành không đạt kỳ vọng của thị trường, khả năng giá cổ phiếu giảm mạnh trong thời gian ngắn là rất cao.
Cuối cùng là D-Wave — công ty lâu đời nhất trong ba công ty, được thành lập từ năm 1999. Tình hình của D-Wave đặc biệt nhất: chủ yếu theo hướng thối nhiệt lượng tử, không làm máy tính lượng tử phổ quát, mà chỉ làm máy chuyên dụng cho bài toán tối ưu. Hệ thống Advantage2 của họ đã đạt hơn 4.400 qubit — là hệ thống có số lượng qubit nhiều nhất trong toàn bộ ngành máy tính lượng tử hiện nay.
Doanh thu cốt lõi của D-Wave đến từ nền tảng đám mây Leap, nơi khách hàng đăng nhập
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
深潮TechFlow
