Ngày 19/2, Microsoft chính thức công bố mẫu chip lượng tử Majorana 1, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong ngành công nghệ điện toán lượng tử. Được trang bị kiến trúc Topological Core, Majorana 1 hứa hẹn sẽ đưa máy tính lượng tử vào thực tiễn trong vòng vài năm thay vì hàng thập kỷ. Đây là thành quả sau gần 20 năm nghiên cứu của Microsoft, mở ra cơ hội phát triển các hệ thống lượng tử có khả năng xử lý hàng triệu qubit trong không gian nhỏ gọn.

CEO Satya Nadella của Microsoft đã ví von Majorana 1 như một con chip nhỏ gọn nhưng có thể xử lý những vấn đề mà toàn bộ hệ thống máy tính trên thế giới hiện nay không thể giải quyết. Điều này trở thành hiện thực nhờ sự phát triển của một trạng thái vật chất mới, được tạo ra bằng chất bán dẫn topoconductor.

Topoconductor là một loại vật liệu mới, giúp tạo ra các qubit nhanh hơn, đáng tin cậy hơn và nhỏ hơn với kích thước chỉ 1/100 mm. Điều này cho phép phát triển máy tính lượng tử quy mô lớn, có thể chứa hàng triệu qubit, một yếu tố then chốt trong việc ứng dụng công nghệ lượng tử vào thực tế.

Theo Forbes, việc phát triển Majorana 1 là kết quả của 19 năm nghiên cứu không ngừng của Microsoft. Điểm đặc biệt là để tạo ra con chip này, công ty đã phải chế tạo một trạng thái vật chất hoàn toàn mới - siêu dẫn tô-pô, một dạng vật chất không tồn tại tự nhiên trong vũ trụ. Nhóm nghiên cứu tại Microsoft đã sử dụng các vật liệu như indium arsenide và nhôm, làm lạnh đến nhiệt độ 50 milikelvin (-273°C) để đạt được trạng thái siêu dẫn tô-pô. Thành công này đánh dấu một bước ngoặt lớn, mở ra khả năng chế tạo các hệ thống lượng tử với hàng triệu qubit trong một không gian nhỏ gọn.

Microsoft đã thử nghiệm thành công mẫu chip 8 qubit và nhận được sự công nhận từ Cơ quan Dự án Nghiên Cứu Tiên Tiến Quốc Phòng Mỹ (DARPA). Công ty dự kiến sẽ thương mại hóa máy tính lượng tử dựa trên Majorana 1 trong vòng 5 năm tới.

Ứng dụng và tiềm năng của Majorana 1

Máy tính lượng tử có thể thực hiện các phép tính mà máy tính truyền thống cần hàng triệu năm để hoàn thành. Điều này giúp mở ra những đột phá trong y học, hóa học và nhiều lĩnh vực khác. Trong khi máy tính truyền thống sử dụng bit nhị phân (0 hoặc 1) để xử lý thông tin, máy tính lượng tử dựa trên qubit, cho phép xử lý cả 0, 1 và trạng thái chồng chập cùng lúc, giúp tăng tốc độ tính toán theo cấp số nhân.

Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn của máy tính lượng tử là lỗi tính toán do sự không ổn định của qubit. Majorana 1 giải quyết vấn đề này nhờ việc sử dụng fermion Majorana, giúp giảm thiểu lỗi và tăng độ chính xác trong xử lý dữ liệu. Theo Microsoft, chip này ít lỗi hơn so với các mẫu chip lượng tử của đối thủ, nhờ kiến trúc kết hợp giữa chất bán dẫn truyền thống và công nghệ lượng tử.

Sự cạnh tranh trong cuộc đua điện toán lượng tử

Công bố của Microsoft đã nhanh chóng thu hút sự chú ý từ các đối thủ lớn trong ngành. Tỷ phú Elon Musk cũng đánh giá cao đột phá này. Trong khi đó, Google vào tháng 12/2024 cũng đã ra mắt chip lượng tử Willow, có kích thước nhỏ như viên kẹo và khả năng giảm thiểu lỗi tính toán đáng kể.

Câu hỏi lớn đặt ra là khi nào máy tính lượng tử sẽ được thương mại hóa. Google tin rằng chỉ cần 5 năm nữa, điện toán lượng tử sẽ sẵn sàng ứng dụng vào thực tế. IBM dự đoán năm 2033 sẽ có máy tính lượng tử quy mô lớn. Trong khi đó, CEO Nvidia Jensen Huang lại cho rằng công nghệ này cần thêm hai thập kỷ nữa mới có thể vượt qua chip truyền thống.

Với mục tiêu xây dựng ít nhất 1.000 máy tính lượng tử trong tương lai, Microsoft tin rằng điện toán lượng tử sẽ trở thành công nghệ cốt lõi, giúp giải quyết những bài toán phức tạp trong công nghiệp, y học và khoa học vật liệu.

Majorana 1 đánh dấu một kỷ nguyên mới của điện toán lượng tử, giúp công nghệ này tiến gần hơn đến thực tế. Với khả năng xử lý mạnh mẽ, ít lỗi hơn và tiềm năng ứng dụng rộng lớn, Majorana 1 có thể trở thành nền tảng cho các hệ thống lượng tử trong tương lai. Cuộc đua giữa Microsoft, Google, IBM và các công ty công nghệ khác sẽ tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của điện toán lượng tử, mở ra những đột phá chưa từng có trong khoa học và công nghệ.

P.A.T (NASATI), theo Forbes, Reuters, 2/2025