Công nghệ lượng tử đang nổi lên như một lĩnh vực khoa học tiên tiến có thể thay đổi toàn diện nhiều khía cạnh của cuộc sống, từ các ứng dụng dân dụng đến quân sự. Trong lĩnh vực dân dụng, công nghệ lượng tử mang lại những đột phá đáng kể, với khả năng cung cấp sức mạnh tính toán vượt trội nhờ máy tính lượng tử, bảo mật dữ liệu an toàn tuyệt đối thông qua mật mã lượng tử, và cải tiến đáng kể trong cảm biến và truyền thông lượng tử. Những ứng dụng này có thể tạo ra những tiến bộ to lớn trong y tế, tài chính, năng lượng và sản xuất. Đặc biệt, công nghệ lượng tử sẽ giúp các doanh nghiệp và chính phủ xử lý dữ liệu lớn một cách hiệu quả, từ đó tăng cường khả năng dự đoán và ra quyết định chính xác hơn.

Các mục tiêu của Tầm nhìn về xã hội lượng tử tương lai: (1) 10 triệu người sử dụng công nghệ lượng tử; (2) Công nghệ, sản lượng công nghiệp lượng tử đạt 50 nghìn tỷ Yên; (3) Thúc đẩy hình thành các công ty kỳ lân lượng tử để tạo ra thị trường tương lai

Trong lĩnh vực quân sự, công nghệ lượng tử đóng vai trò then chốt trong việc thay đổi cục diện an ninh quốc phòng toàn cầu. Các quốc gia đang chạy đua phát triển ứng dụng lượng tử vào hệ thống mật mã bảo mật, truyền thông quân sự và cảm biến. Những đột phá trong mật mã lượng tử có thể bảo vệ thông tin tối mật khỏi các cuộc tấn công mạng. Máy tính lượng tử có khả năng giải mã những mã hóa phức tạp chỉ trong thời gian ngắn, khiến việc bảo vệ dữ liệu trở thành ưu tiên hàng đầu. Trong khi đó, cảm biến lượng tử cho phép các quân đội phát hiện chuyển động và vật thể với độ chính xác cao, ngay cả trong những môi trường khắc nghiệt như dưới lòng đại dương hay trong không gian.

Trên thế giới, cuộc đua phát triển công nghệ lượng tử đang diễn ra mạnh mẽ, với các cường quốc công nghệ như Mỹ, Trung Quốc và Liên minh châu Âu đều đặt lượng tử là ưu tiên hàng đầu. Mỹ đã đầu tư hàng tỷ đô la vào nghiên cứu và phát triển lượng tử, với sự tham gia của các tập đoàn công nghệ lớn như Google, IBM và Microsoft. Trung Quốc cũng không kém phần cạnh tranh khi đã phát triển thành công các vệ tinh truyền thông lượng tử và hệ thống mật mã lượng tử. Liên minh châu Âu tập trung vào các dự án quy mô lớn như Quantum Flagship, với mục tiêu tạo ra một mạng lưới lượng tử châu Âu. Bên cạnh đó, các quốc gia khác như Canada và Úc cũng đang đầu tư mạnh vào lĩnh vực này, nhằm nắm bắt lợi thế trong tương lai.

Trong bối cảnh cuộc chạy đua công nghệ lượng tử ngày càng khốc liệt trên toàn cầu, Nhật Bản đã ban hành “Chiến lược Công nghệ và Đổi mới sáng tạo Lượng tử” vào tháng 1/2020, “Tầm nhìn về Xã hội Lượng tử Tương lai” tháng 4/2022 và “Chiến lược Phát triển Công nghiệp Lượng tử Tương lai” tháng 3/2023. Nhật Bản đã xây dựng Chiến lược phát triển công nghiệp lượng tử tương lai với tầm nhìn dài hạn nhằm thúc đẩy sự phát triển của quốc gia trong cuộc cách mạng công nghệ lượng tử toàn cầu.

Về Tầm nhìn về xã hội lượng tử tương lai, Nhật Bản đặt mục tiêu trở thành một quốc gia dẫn đầu trong công nghệ lượng tử, với tham vọng chuyển đổi xã hội thông qua việc ứng dụng công nghệ này. Đến năm 2030, Nhật Bản hướng đến có 10 triệu người sử dụng công nghệ lượng tử, sản lượng công nghiệp liên quan đạt 50 nghìn tỷ Yên và nuôi dưỡng các công ty kỳ lân trong lĩnh vực công nghệ lượng tử. Những công ty này sẽ có khả năng dẫn đầu thị trường quốc tế và góp phần định hình tương lai của ngành công nghiệp lượng tử toàn cầu. Để đạt được các mục tiêu này, chiến lược của Nhật Bản tập trung vào việc phát triển hệ sinh thái lượng tử toàn diện bao gồm nghiên cứu và phát triển (R&D), đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, thúc đẩy thương mại hóa công nghệ, và xây dựng quan hệ hợp tác quốc tế mạnh mẽ. Những trọng tâm này được xem là các yếu tố quan trọng để thúc đẩy đổi mới sáng tạo và tạo ra sự đột phá trong ứng dụng thực tế của công nghệ lượng tử.

Tuy nhiên, Nhật Bản cũng đối mặt với nhiều thách thức lớn. Công nghệ lượng tử hiện vẫn còn phức tạp và cần một lượng đầu tư khổng lồ. Việc ứng dụng rộng rãi vẫn gặp nhiều khó khăn do thiếu hụt các trường hợp sử dụng cụ thể và minh chứng rõ ràng về hiệu quả kinh tế. Bên cạnh đó, sự thiếu hụt nguồn nhân lực có kỹ năng chuyên môn trong lĩnh vực lượng tử cũng là một rào cản lớn trong quá trình triển khai Chiến lược. Để vượt qua những thách thức này, Nhật Bản đã đề ra một loạt các giải pháp. Thứ nhất, họ tập trung phát triển các trung tâm nghiên cứu và đổi mới công nghệ lượng tử, đóng vai trò là nền tảng nghiên cứu và phát triển nguồn nhân lực, cũng là nơi có nhiệm vụ nghiên cứu cơ bản, thử nghiệm và phát triển công nghệ, đồng thời đào tạo thế hệ các nhà khoa học và kỹ sư có khả năng dẫn dắt lĩnh vực này. Những trung tâm này đóng vai trò là hạt nhân trong quá trình thúc đẩy sáng tạo, đổi mới và ứng dụng lượng tử vào các lĩnh vực quan trọng như cảm biến, mật mã, và điện toán lượng tử. Thứ hai, chiến lược cũng nhấn mạnh đến việc hợp tác quốc tế, đặc biệt với các đối tác như Hoa Kỳ và Liên minh Châu Âu, nhằm chia sẻ kiến thức, nguồn lực và tăng cường thương mại hóa công nghệ lượng tử. Thứ ba, Nhật Bản cam kết tạo ra một môi trường thuận lợi cho đổi mới sáng tạo, đặc biệt là hỗ trợ mạnh mẽ cho các công ty khởi nghiệp và doanh nghiệp nhỏ để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ lượng tử trong các lĩnh vực ứng dụng đa dạng.

Với Chiến lược Phát triển Công nghiệp Lượng tử Tương lai, Nhật Bản không chỉ tập trung vào R&D mà còn chú trọng vào việc ứng dụng thực tiễn và thương mại hóa công nghệ lượng tử trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ dân sự đến quân sự. Các lĩnh vực như điện toán lượng tử, cảm biến lượng tử, mật mã lượng tử và trí tuệ nhân tạo lượng tử đang là những ưu tiên hàng đầu trong chiến lược phát triển. Điện toán lượng tử có tiềm năng mang lại sự cải tiến vượt bậc về tốc độ xử lý và khả năng tính toán, trong khi cảm biến lượng tử và mật mã lượng tử đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an ninh thông tin và quản lý dữ liệu. Với sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ này, Nhật Bản đặt mục tiêu tạo ra những trường hợp ứng dụng thực tế trong nhiều ngành công nghiệp như y tế, hóa học, sản xuất, và giao thông vận tải. Đây là một bước đi quyết định, phản ánh sự cam kết của Nhật Bản trong việc nắm bắt các lợi thế chiến lược từ công nghệ lượng tử, không chỉ để giải quyết các vấn đề xã hội mà còn củng cố vị thế kinh tế và an ninh quốc gia trong bối cảnh toàn cầu hóa.

5 thành tố quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng công nghệ lượng tử của Nhật Bản: (1) Hợp tác và phát triển toàn cầu; (2) Hợp tác giữa ngành công nghiệp, khu vực hàn lâm và chính phủ; (3) Môi trường dễ tiếp cận công nghệ lượng tử; (4) Sự tham gia, hợp tác và đồng sáng tạo của các ngành công nghiệp đa dạng; (5) Tạo ra và phát triển các công ty khởi nghiệp.

Điện toán lượng tử được xem là một trong những trụ cột quan trọng nhất trong chiến lược phát triển của Nhật Bản. Với khả năng tính toán vượt trội so với máy tính cổ điển, điện toán lượng tử có tiềm năng giải quyết các vấn đề mà ngay cả các siêu máy tính hiện đại cũng không thể làm được, chẳng hạn như mô phỏng các phản ứng hóa học phức tạp hoặc tối ưu hóa các quy trình sản xuất phức tạp. Các lĩnh vực như dược phẩm, tài chính, hậu cần và sản xuất sẽ được hưởng lợi trực tiếp từ các ứng dụng của điện toán lượng tử. Ví dụ, trong ngành dược phẩm, điện toán lượng tử có thể giúp tối ưu hóa quá trình phát triển thuốc, rút ngắn thời gian nghiên cứu và giảm thiểu chi phí sản xuất. Tương tự, trong lĩnh vực tài chính, công nghệ này có thể xử lý các mô hình dự báo rủi ro phức tạp, giúp các ngân hàng và tổ chức tài chính đưa ra các quyết định đầu tư chính xác hơn.

Cảm biến lượng tử cũng là một lĩnh vực có nhiều tiềm năng trong chiến lược của Nhật Bản. Công nghệ cảm biến lượng tử có khả năng phát hiện những thay đổi nhỏ nhất trong môi trường, từ đó cung cấp dữ liệu chính xác hơn so với các công nghệ cảm biến truyền thống. Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong các ngành như y tế, giao thông, sản xuất và cả quân sự. Trong y tế, cảm biến lượng tử có thể được sử dụng để phát hiện sớm các bệnh lý thông qua các chỉ số sinh học nhạy cảm, cải thiện quá trình chẩn đoán và điều trị. Trong quân sự, cảm biến lượng tử có thể giúp quân đội phát hiện các vật thể hoặc chuyển động với độ chính xác cao, ngay cả trong những điều kiện khó khăn như dưới lòng biển sâu hay trên các chiến trường phức tạp.

Mạng lưới các trung tâm công nghệ lượng tử của Nhật Bản

Bên cạnh đó, Nhật Bản cũng chú trọng vào việc phát triển và ứng dụng mật mã lượng tử. Công nghệ này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ an ninh thông tin trong kỷ nguyên số, khi mà các cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi và phức tạp. Mật mã lượng tử đảm bảo dữ liệu được truyền tải an toàn, không thể bị giải mã bởi các phương pháp tấn công cổ điển. Trong bối cảnh cạnh tranh quốc tế về công nghệ và an ninh mạng ngày càng gay gắt, việc Nhật Bản đầu tư mạnh mẽ vào mật mã lượng tử giúp bảo vệ an ninh quốc gia, đồng thời tạo ra các hệ thống bảo mật tiên tiến để phục vụ cả cho các tổ chức chính phủ lẫn doanh nghiệp tư nhân.

Một yếu tố khác trong chiến lược phát triển công nghiệp lượng tử của Nhật Bản là sự hợp tác quốc tế. Nhật Bản nhận thức rõ rằng công nghệ lượng tử không phải là một lĩnh vực có thể phát triển độc lập trong phạm vi quốc gia, mà đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ với các đối tác toàn cầu. Do đó, Nhật Bản đã và đang thúc đẩy các mối quan hệ hợp tác với các cường quốc công nghệ như Hoa Kỳ, Liên minh châu Âu và các quốc gia châu Á khác để tăng cường chia sẻ kiến thức, kỹ thuật và nguồn lực. Điều này không chỉ giúp Nhật Bản nhanh chóng tiếp cận với những tiến bộ công nghệ mới nhất mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho các công ty lượng tử của nước này mở rộng hoạt động ra thị trường toàn cầu. Nhật Bản cũng đặc biệt quan tâm đến việc thúc đẩy hợp tác giữa các doanh nghiệp tư nhân, các tổ chức học thuật và chính phủ, nhằm tạo ra một hệ sinh thái đổi mới sáng tạo, trong đó các ý tưởng và sáng kiến mới về công nghệ lượng tử có thể nhanh chóng được chuyển hóa thành các ứng dụng thực tiễn.

Ngoài ra, Nhật Bản cũng đặt trọng tâm vào việc phát triển nguồn nhân lực trẻ có kỹ năng chuyên môn cao trong lĩnh vực công nghệ lượng tử. Quốc gia này đang xây dựng các chương trình đào tạo và giáo dục để trang bị cho thế hệ trẻ kiến thức và kỹ năng cần thiết trong lĩnh vực lượng tử, từ đó tạo ra một lực lượng lao động có khả năng thích ứng và đổi mới. Các trường đại học và viện nghiên cứu được khuyến khích phát triển các chương trình đào tạo chuyên sâu về lượng tử, đồng thời hợp tác với các doanh nghiệp để cung cấp các khóa đào tạo thực tiễn và nghiên cứu ứng dụng. Đây được xem là bước đi chiến lược giúp Nhật Bản giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn nhân lực trong ngành công nghiệp lượng tử, đồng thời đảm bảo rằng quốc gia này có một lực lượng lao động sẵn sàng dẫn dắt sự phát triển của ngành trong tương lai.

Tóm lại, với tầm nhìn và chiến lược đầy tham vọng về công nghệ lượng tử của mình, Nhật Bản không chỉ nhằm vào việc nâng cao vị thế quốc gia trên trường quốc tế mà còn hướng đến việc giải quyết các thách thức xã hội quan trọng. Một trong những mục tiêu quan trọng của chiến lược là sử dụng công nghệ lượng tử để đạt được sự trung hòa carbon, giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu và đảm bảo sự bền vững trong phát triển kinh tế. Công nghệ lượng tử có thể giúp tối ưu hóa các hệ thống năng lượng tái tạo, từ đó tăng cường hiệu quả sản xuất và phân phối năng lượng, đồng thời giảm lượng khí thải nhà kính. Ngoài ra, Nhật Bản cũng hy vọng rằng công nghệ lượng tử sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống của người dân, đặc biệt trong các lĩnh vực như y tế, giáo dục và an ninh. Chiến lược hướng tới không chỉ là sự phát triển công nghệ mà còn là sự thịnh vượng và ổn định của toàn bộ xã hội trong bối cảnh kỷ nguyên số. Thông qua sự đầu tư mạnh mẽ vào R&D và hợp tác quốc tế, Nhật Bản đang định vị mình là một quốc gia dẫn đầu trong lĩnh vực công nghệ lượng tử và tạo ra nền tảng vững chắc cho sự phát triển bền vững của xã hội trong tương lai. Với những nỗ lực không ngừng và tầm nhìn chiến lược rõ ràng, Nhật Bản đang sẵn sàng đối mặt với những thách thức và cơ hội mà cuộc cách mạng công nghệ này mang lại và góp phần định hình tương lai của thế giới trong kỷ nguyên mới.

P.A.T (NASATI)