Máy tính lượng tử có khả năng thực hiện các phép tính phức tạp, qua đó giúp giảm nhu cầu năng lượng khổng lồ của các trung tâm dữ liệu trí tuệ nhân tạo (AI), theo một trong những người tiên phong trong lĩnh vực này.
Công ty khởi nghiệp Diraq của Úc đang tiến hành thử nghiệm thực tế đầu tiên trên thế giới, đưa một máy tính lượng tử cỡ nhỏ sử dụng chip silicon vào trung tâm dữ liệu thương mại tại Sydney.
Các trung tâm dữ liệu quy mô lớn, với những tòa nhà chứa hàng nghìn máy chủ phục vụ huấn luyện và vận hành các công cụ AI, có thể tiêu thụ điện ở mức hàng gigawatt. Nhu cầu này đòi hỏi xây dựng thêm nhà máy điện hoặc gây áp lực lớn hơn lên lưới điện, dẫn đến sự phản đối từ cộng đồng dân cư.
Tuy nhiên, Andrew Dzurak, nhà sáng lập Diraq, cho rằng công nghệ máy tính lượng tử đang dần thoát khỏi phạm vi phòng thí nghiệm đại học và có thể giúp giảm gánh nặng năng lượng cho các trung tâm dữ liệu trong vòng 5 năm tới.
“Một trong những lý do khiến các thế hệ AI tiếp theo cần tiêu thụ quá nhiều điện là chúng phải giải quyết những nhóm bài toán mà phương pháp tính toán lượng tử thực sự phù hợp hơn nhiều,” ông nói với AFP.
Máy tính lượng tử khai thác các nguyên lý của cơ học lượng tử, ngành vật lý nghiên cứu những quy luật chi phối vật chất ở cấp độ nguyên tử và hạ nguyên tử, để xử lý thông tin theo những cách mà máy tính truyền thống không thể thực hiện.
Các hệ thống này thường phải hoạt động ở nhiệt độ cực thấp nhờ công nghệ làm lạnh chuyên dụng. Tuy nhiên, hệ thống khép kín của Diraq chỉ tiêu thụ dưới 20 kW điện khi vận hành song song với một máy tính thông thường hoạt động ở nhiệt độ phòng trong trung tâm dữ liệu.
Theo Dzurak, ngoài ứng dụng trong AI, máy tính lượng tử còn có thể giúp tính toán nhanh và tiết kiệm năng lượng về đặc tính của các phân tử phục vụ sản xuất dược phẩm, phát triển pin nhẹ hơn hoặc cải tiến các quy trình trong ngành hóa chất.
Diraq ước tính việc ứng dụng công nghệ lượng tử trong thử nghiệm thuốc có thể tăng tỷ lệ thành công thêm 10%, đồng thời giảm một phần ba chi phí đưa thuốc mới ra thị trường, nếu chi phí vận hành hệ thống dưới 100 triệu USD mỗi năm.
“Điều đó chỉ có thể xảy ra nếu chúng ta chế tạo được những máy tính lượng tử có chi phí hợp lý,” Dzurak nói.

Một công ty khởi nghiệp khác của Úc là PsiQuantum cũng góp mặt trong danh sách của DARPA. Doanh nghiệp này nhận khoản đầu tư 1 tỷ đô la Úc từ chính phủ Úc để xây dựng một hệ thống máy tính lượng tử theo kiến trúc khác tại bang Queensland. Công trình bắt đầu được xây dựng từ tháng 6.
Dzurak nhận định Úc đang trải qua thời kỳ phát triển mạnh mẽ của công nghệ lượng tử, tương tự giai đoạn Thung lũng Silicon vươn lên thành trung tâm công nghệ của Mỹ.
Công ty Silicon Quantum Computing của nhà vật lý Úc Michelle Simmons từng được tạp chí Time vinh danh trong danh sách những phát minh tốt nhất năm 2026 với một loại chip AI tăng cường bằng công nghệ lượng tử.
Cathy Foley, Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ và Kỹ thuật Úc, cho biết nước này đã giữ vị thế dẫn đầu thế giới trong nghiên cứu khoa học lượng tử suốt nhiều thập niên, một phần nhờ đầu tư vào các công ty khởi nghiệp hình thành từ những trường đại học.
“Úc hiện có hơn 50 doanh nghiệp hoạt động trong các lĩnh vực liên quan đến công nghệ lượng tử,” bà nói với AFP. Tuy nhiên, “thương mại hóa chắc chắn là một trong những thách thức lớn nhất của chúng tôi. Úc rất giỏi trong việc tạo ra những khám phá khoa học, nhưng biến chúng thành doanh nghiệp thành công đòi hỏi nhiều hơn những thành tựu nghiên cứu xuất sắc.”
Theo Foley, chính phủ Úc đã xác định công nghệ lượng tử là lĩnh vực ưu tiên thông qua quan hệ đối tác công nghệ quốc phòng AUKUS với Anh và Mỹ.
Dzurak cho biết AUKUS giúp giảm bớt các rào cản an ninh trong việc chia sẻ công nghệ lượng tử giữa ba nước. Điều này đóng vai trò thiết yếu để Diraq có thể hoạt động tại Úc và mở rộng sang thị trường Mỹ, nơi công ty có các văn phòng.
Máy tính lượng tử của Diraq được lắp đặt tại trung tâm dữ liệu Equinix ở Sydney, hiện có 8 bit lượng tử (qubit) tích hợp trên một chip silicon. Công ty dự kiến nâng cấp dần hệ thống lên 150.000 qubit vào năm 2029.
Qubit là đơn vị thông tin cơ bản của máy tính lượng tử. Nhờ các nguyên lý cơ học lượng tử, qubit có thể lưu trữ thông tin và thực hiện những phép tính phức tạp hơn với tốc độ cao hơn so với bit trong máy tính truyền thống.
Diraq đặt mục tiêu phát triển một hệ thống tích hợp 2 triệu qubit trên một chip silicon, đáp ứng các tiêu chí của DARPA vào năm 2031, sớm hơn thời hạn hai năm.
“Chúng tôi sẽ chỉ cần mức năng lượng vài trăm kilowatt,” Dzurak cho biết.

Nhà sáng lập công ty khởi nghiệp Diraq của Úc, Andrew Dzurak, xuất hiện qua hình ảnh phản chiếu trên tấm kính của hệ thống làm mát chip và máy tính lượng tử. Ông chụp ảnh tại một trung tâm dữ liệu ở Sydney ngày 9-11-2026. Ảnh: AFP