Đã từ lâu, hai trường đại học danh tiếng của Vương quốc Anh gồm Đại học Oxford và Đại học Cambridge đã cạnh tranh với nhau trong nhiều lĩnh vực, từ thể thao cho đến chất lượng giáo dục. Lấy ví dụ trong lĩnh vực thể thao, hàng thế kỷ qua, hai trường đại học danh tiếng này đã cạnh tranh với nhau trong hoạt động chèo thuyền trên sông Thames để giành vị trí dẫn đầu. Giờ đây, chiến trường đã dịch chuyển sang máy tính lượng tử.
Cả hai trường giờ đây đang dẫn đầu một cuộc đua công nghệ hiện đại: cuộc chạy đua trở thành trung tâm nghiên cứu máy tính lượng tử của Vương quốc Anh. Đây không chỉ là cuộc cạnh tranh về danh tiếng giữa hai trường, mà còn nhằm định vị Vương quốc Anh như một cường quốc toàn cầu trong lĩnh vực máy tính lượng tử – công nghệ có tiềm năng cách mạng hóa nhiều ngành công nghiệp, từ y tế đến tài chính.
Bước nhảy vọt lượng tử
Máy tính lượng tử đánh dấu một bước chuyển mình so với máy tính truyền thống. Trong khi máy tính thông thường sử dụng bit làm đơn vị dữ liệu nhỏ nhất, biểu diễn dưới dạng hoặc là 0 hoặc là 1, thì máy tính lượng tử sử dụng qubit – đơn vị có thể tồn tại ở cả hai trạng thái 0 và 1 cùng một lúc nhờ tính chất chồng chập (superposition).
Nhờ vậy, máy tính lượng tử có thể xử lý đồng thời một lượng dữ liệu khổng lồ, giúp chúng trở nên mạnh mẽ vượt trội trong một số tác vụ nhất định.
Một hiện tượng quan trọng khác là vướng víu lượng tử, hay rối lượng tử (entanglement), cho phép các qubit liên kết với nhau theo cách mà trạng thái của một qubit sẽ ảnh hưởng tức thời đến qubit còn lại, dù chúng ở cách nhau bao xa. Những nguyên lý này mở ra khả năng giải quyết các vấn đề phức tạp mà máy tính truyền thống hiện nay chưa thể thực hiện được.
Tham vọng lượng tử của Oxford
Đại học Oxford từ lâu đã là trung tâm của các nghiên cứu khoa học, và sự cam kết của trường đối với công nghệ lượng tử cũng không ngoại lệ. Vào tháng 7 năm 2024, chính phủ Vương quốc Anh công bố thành lập năm trung tâm nghiên cứu mới nhằm phát triển công nghệ lượng tử, trong đó Oxford đứng đầu trung tâm QCI3 (Quantum Computing via Integrated and Interconnected Implementations – Tính toán lượng tử thông qua các triển khai tích hợp và liên kết).
Sáng kiến này đặt mục tiêu giúp Vương quốc Anh có vai trò chủ chốt trong ngành công nghiệp máy tính lượng tử, thị trường được dự đoán sẽ đạt giá trị 1,3 nghìn tỷ USD vào năm 2035.
Trung tâm QCI3 quy tụ hơn 50 nhà nghiên cứu từ 18 tổ chức trên khắp nước Anh, hợp tác với khoảng 30 đối tác trong ngành, với tổng mức tài trợ lên đến 9,9 triệu bảng Anh.
Giáo sư Andrew Daley, nhà nghiên cứu chính của QCI3, nhấn mạnh tính hợp tác của dự án khi nói: “Trung tâm của chúng tôi quy tụ các nhà nghiên cứu hàng đầu trong cả phần cứng và phần mềm máy tính lượng tử, cùng với các chuyên gia trong nhiều lĩnh vực ứng dụng.”
Được thành lập vào năm 2017, Oxford Quantum Circuits (OQC) là một startup tách ra từ khoa máy tính của Đại học Oxford và hiện là nhà sản xuất phần cứng lượng tử lớn nhất Vương quốc Anh.
OQC do Tiến sĩ Peter Leek, một nhà khoa học có bằng Tiến sĩ từ Cambridge và đã dẫn dắt nhóm nghiên cứu của riêng mình tại Oxford từ năm 2012, sáng lập. Công ty OQC đang nghiên cứu các giải pháp lượng tử để giải quyết những thách thức lớn của nhân loại, từ biến đổi khí hậu đến phát triển dược phẩm mới.
OQC đã xây dựng máy tính lượng tử thương mại đầu tiên tại Vương quốc Anh, đặt tại Reading (cách Oxford một giờ lái xe). Đây cũng là công ty đầu tiên tại châu Âu cung cấp Dịch vụ Tính toán Lượng tử (Quantum Compute-as-a-Service — QCaaS) và là công ty đầu tiên trên thế giới triển khai máy tính lượng tử tại một trung tâm dữ liệu quy mô thương mại, tích hợp với các hệ thống tính toán hiệu suất cao.
Năm 2022, OQC huy động được 48 triệu USD trong vòng gọi vốn Series A – đây là khoản đầu tư Series A lớn nhất từng có trong lĩnh vực máy tính lượng tử tại Vương quốc Anh vào thời điểm đó. Số vốn này được sử dụng để đầu tư và tuyển dụng nhân tài từ khắp nơi trên thế giới, giúp công ty hiện có hơn 100 nhân sự. Năm 2023, OQC bắt đầu vòng gọi vốn Series B trị giá 100 triệu USD, do quỹ đầu tư mạo hiểm hàng đầu Nhật Bản, SBI Investment, dẫn dắt.
Gerard Mulally, CEO của Oxford Quantum Circuits, nhận định: “Vương quốc Anh là một trung tâm mạnh mẽ về máy tính lượng tử. Gần 70% các công ty máy tính lượng tử đang hoạt động tại Anh là các công ty tách ra từ các trường đại học Anh, hoặc được thành lập tại Oxford. Tuy nhiên, dù có nền tảng vững chắc, đầu tư công vào năng lực lượng tử nội địa của Anh vẫn đang tụt lại so với các nước khác.”
Trích dẫn một báo cáo gần đây của Oxford Economics, Mulally chỉ ra rằng công nghệ lượng tử sẽ có thể mang lại động lực kinh tế lớn cho Vương quốc Anh từ sau năm 2040. “Anh có đủ điều kiện để thúc đẩy sự phát triển này và hưởng lợi từ máy tính lượng tử, đặc biệt là khi tận dụng được nguồn nhân tài đa dạng sẵn có trong nước,” Mulally nói.
Algorithmiq, một công ty có trụ sở tại Phần Lan và tiên phong trong việc tích hợp máy tính lượng tử, trí tuệ nhân tạo và siêu máy tính để giải quyết những bài toán phức tạp nhất của thế giới, cũng công nhận sức mạnh và tầm ảnh hưởng của Oxford như một cụm nghiên cứu lượng tử.
Giám đốc vận hành của công ty là Kirsten Nerr, người từng theo học tại Oxford, nhận xét: “Tại Algorithmiq, chúng tôi nhận thấy giá trị to lớn của hệ sinh thái này và đang tích cực hợp tác với các nhà tiên phong tại Anh, bao gồm Oxford Ionics và Oxford Quantum Circuits, để thúc đẩy đổi mới trong lĩnh vực lượng tử. Sức mạnh của cụm nghiên cứu này tiếp tục tạo ra những bước tiến mang tính đột phá, đưa Anh vào vị trí tiên phong trong tương lai của máy tính lượng tử.”
Những nỗ lực lượng tử của Cambridge
Không chịu thua kém, Đại học Cambridge cũng đã khẳng định vị thế của mình như một đối thủ đáng gờm trong lĩnh vực máy tính lượng tử. Phòng thí nghiệm Cavendish, thuộc Khoa Vật lý của Cambridge, đã đi đầu trong nhiều khám phá khoa học quan trọng, bao gồm phát hiện về electron và neutron. Kế thừa di sản này, Cambridge đang tích cực tham gia nghiên cứu lượng tử, tập trung vào cả lý thuyết lẫn ứng dụng thực tiễn của công nghệ này.
Năm 2021, Cambridge Quantum Computing (CQC) hợp nhất với Honeywell Quantum Solutions để thành lập Quantinuum, tạo ra một nền tảng lượng tử kết hợp thế mạnh của CQC trong phần mềm lượng tử và an ninh mạng với những tiến bộ của Honeywell trong phần cứng lượng tử.
Ngoài ra, Cambridge cũng là đối tác quan trọng trong dự án Q-BIOMED, do Đại học College London (UCL) dẫn đầu, với mục tiêu ứng dụng công nghệ lượng tử vào việc cải thiện chẩn đoán sớm các bệnh lý. Sự hợp tác này cho thấy cam kết của Cambridge trong việc đưa những tiến bộ lượng tử vào giải quyết các thách thức thực tế, đặc biệt là trong lĩnh vực y tế.
Một trong những công ty nổi bật nhất của Cambridge là Riverlane, đơn vị đang phát triển hệ điều hành dành cho máy tính lượng tử. Công ty tập trung vào công nghệ sửa lỗi và hệ thống kiểm soát, những yếu tố quan trọng để hiện thực hóa máy tính lượng tử có quy mô lớn và đáng tin cậy.
Steve Brierley, CEO và nhà sáng lập Riverlane, mới đây đã có bài phát biểu trước các nghị sĩ Anh trong cuộc điều tra đầu tiên về chiến lược công nghiệp, trong đó ông nhấn mạnh cách mà công nghệ lượng tử có thể đóng góp vào mục tiêu tăng trưởng của Anh.
“Tôi chọn thành lập Riverlane ở Cambridge vì nơi này đã trở thành trung tâm toàn cầu về thiết kế vi mạch – và đây là kỹ năng mà chúng tôi cần. Những lựa chọn thay thế khác là Silicon Valley hoặc Texas, nhưng tôi đã chọn Cambridge vì Vương quốc Anh có một chiến lược công nghiệp xuất sắc về lượng tử, được khởi động từ năm 2014.”
“Ví dụ, những khoản đầu tư lớn đã giúp củng cố nền tảng học thuật vững chắc, cùng với cách tiếp cận thông minh khi cung cấp các khoản tài trợ để hỗ trợ các công ty tách ra từ các trường đại học. Nhờ đó, hiện nay Anh chỉ đứng sau Mỹ về số lượng công ty lượng tử và cũng chỉ đứng sau Mỹ về tổng số vốn huy động được,” ông nói thêm.
Ngoài máy tính lượng tử, Cambridge còn là một trung tâm sôi động về công nghệ cảm biến lượng tử và đo lường (a hotbed for quantum sensing and metrology). Các công ty như Nu Quantum đang phát triển cái gọi là “Mạng lưới rối lượng tử” để mở rộng quy mô điện toán lượng tử.
Thành lập năm 2018, Nu Quantum là công ty tách ra từ Phòng thí nghiệm Cavendish của Đại học Cambridge. Tháng 11 năm 2023, công ty đã huy động được 8,5 triệu bảng Anh trong vòng gọi vốn tiền Series A từ các nhà đầu tư chính gồm Amadeus Capital Partners, Expeditions Fund và IQ Capital.
Theo công ty, các ứng dụng lượng tử đòi hỏi hệ thống có sức mạnh gấp hàng nghìn lần so với những gì hiện có. Tuy nhiên, kiến trúc mạng lưới của Nu Quantum sẽ mở ra kỷ nguyên máy tính lượng tử quy mô trung tâm dữ liệu, bằng cách kết nối các bộ xử lý lượng tử để đẩy nhanh tiến trình.
Tiến sĩ Carmen Palacios-Berraquero là nhà sáng lập kiêm CEO của Nu Quantum. Ông nói: “Cambridge và Oxford đã đi đầu trong nghiên cứu và khám phá lượng tử suốt hơn 100 năm qua và vẫn giữ vai trò tiên phong trong hoạt động nghiên cứu-phát triển cũng như thương mại hóa. Đây là một hệ sinh thái tuyệt vời để thu hút nhân tài và xây dựng quan hệ đối tác, nơi các công ty lượng tử hàng đầu thế giới hội tụ và sẽ tiếp tục là một cụm nghiên cứu trọng điểm về lượng tử.”
Bức tranh rộng lớn hơn về lượng tử tại Anh
Sự cạnh tranh giữa Oxford và Cambridge diễn ra trong bối cảnh Vương quốc Anh đang đầu tư mạnh mẽ vào công nghệ lượng tử. Chính phủ Anh đã thể hiện cam kết vững chắc trong việc thúc đẩy lĩnh vực này do nhận thấy tiềm năng to lớn của nó trong việc thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và đổi mới công nghệ.
Hơn nữa, thông qua các sáng kiến như Chương trình Công nghệ Lượng tử Quốc gia, chính phủ Anh đã cung cấp nguồn tài trợ và hỗ trợ quan trọng cho nghiên cứu và phát triển. Khoản đầu tư chiến lược này đã giúp Anh trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu toàn cầu về công nghệ lượng tử.
Ngoài các trung tâm nghiên cứu tại Oxford và Cambridge, nhiều tổ chức khác trên khắp Vương quốc Anh cũng đang đóng góp vào một hệ sinh thái nghiên cứu lượng tử sôi động.
Chẳng hạn, Đại học Birmingham có một trung tâm nghiên cứu về cảm biến lượng tử và đo thời gian, hướng tới phát triển các công nghệ có thể cách mạng hóa lĩnh vực điều hướng và chẩn đoán hình ảnh y tế.
Đại học Glasgow đang thúc đẩy một trung tâm tập trung vào hình ảnh tăng cường lượng tử, với các ứng dụng từ an ninh đến giám sát môi trường. Trong khi đó, Đại học York tập trung vào truyền thông lượng tử, nhằm tạo ra các mạng lưới liên lạc siêu bảo mật chống lại các mối đe dọa trên không gian mạng.
Hazem Danny Nakib, thành viên của Viện Tiêu chuẩn Anh và là nhà nghiên cứu cao cấp danh dự tại Đại học College London, nhận xét: “Các thành phố trên khắp thế giới và Vương quốc Anh đang chạy đua để phát triển năng lực nghiên cứu và thương mại hóa lượng tử hàng đầu, quyết tâm không bị tụt lại trong một lĩnh vực có tiềm năng cách mạng hóa y tế, nền kinh tế và cả cuộc sống hàng ngày của chúng ta.”
Theo Nakib, Cambridge và Oxford, vốn đã là cái nôi của các nghiên cứu đẳng cấp thế giới và những startup tiên phong trong lĩnh vực lượng tử, hiện đang được hưởng lợi từ việc thành lập nhiều trung tâm lượng tử mới. Điều này mở ra cơ hội cho nghiên cứu ứng dụng, thúc đẩy thương mại hóa, hợp tác và củng cố vị thế của Anh trên trường quốc tế.
Hai tháng nữa, các đội chèo thuyền của Đại học Oxford và Cambridge sẽ lại tranh tài trên sông Thames trong cuộc đua thường niên bắt đầu từ tận năm 1829.
Tuy nhiên, vào năm 2025 này, cuộc đua không chỉ là để cán đích trước, mà còn là để thay đổi và cứu lấy thế giới bằng công nghệ lượng tử. Dường như không có điều gì có thể cản trở tham vọng này.
Hãy để cuộc đua bắt đầu!
Ảnh minh họa về máy tính lượng tử
