Bí ẩn điện toán lượng tử khiến giới khoa học bối rối

Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao những bộ óc xuất sắc nhất hành tinh lại đang “đau đầu” vì một thứ công nghệ nghe thì rất khoa học viễn tưởng? Theo yeukhoahoc.edu.vn, điện toán lượng tử không chỉ là bước nhảy vọt về tốc độ tính toán mà còn đang đặt ra hàng loạt câu hỏi khiến cả giới vật học học phải ngỡ ngàng.

Hiện tượng rối lượng tử – “ma thuật” hay thực tế?

Rối lượng tử (quantum entanglement) là hiện tượng mà Albert Einstein từng gọi là “tác động ma quái từ xa”. 

Hai hạt lượng tử dù cách nhau hàng tỷ năm ánh sáng vẫn có thể ảnh hưởng tức thì đến nhau. Điều này vi phạm mọi quy luật vật lý cổ điển chúng ta từng biết.

• Không có tín hiệu nào di chuyển nhanh hơn ánh sáng
• Thông tin dường như truyền đi ngay lập tức
• Thí nghiệm năm 2022 (giải Nobel Vật lý) đã chứng minh hiện tượng này là có thật
• Đến nay vẫn chưa ai giải thích được cơ chế sâu xa

Bit lượng tử (Qubit) – tại sao nó vừa là 0 vừa là 1?

Khác với bit thông thường chỉ nhận giá trị 0 hoặc 1, qubit có thể tồn tại ở cả hai trạng thái cùng lúc nhờ hiện tượng chồng chất (superposition). 

Đây chính là lý do máy tính lượng tử có tiềm năng vượt xa siêu máy tính hiện tại hàng triệu lần.

Đặc điểm	Bit cổ điển	Qubit lượng tử
Trạng thái có thể	Chỉ 0 hoặc 1	Đồng thời 0, 1 và mọi giá trị giữa
Số trạng thái 3 qubit	8 khả năng	8 khả năng cùng lúc
Khả năng tính toán	Tuần tự	Song song ở cấp độ lượng tử
Độ ổn định	Rất cao	Cực kỳ nhạy cảm với nhiễu

Decoherence – “kẻ thù số một” của máy tính lượng tử

Đây chính là bí ẩn lớn nhất khiến các nhà khoa học mất ngủ: chỉ cần một rung động phân tử, một photon lạc đường hay nhiệt độ thay đổi vài phần nghìn độ là toàn bộ tính toán lượng tử sụp đổ.

Những thách thức hiện tại:

• Cần làm lạnh xuống gần −273°C (gần 0 Kelvin tuyệt đối)
• Phải cách ly tuyệt đối với môi trường bên ngoài
• Thời gian qubit giữ được trạng thái chỉ vài trăm micro giây (máy tốt nhất 2025)
• Lỗi tính toán vẫn cao gấp hàng nghìn lần máy tính thường

Lỗ hổng bảo mật toàn cầu – mã hóa sẽ chết?

Thuật toán Shor trên máy tính lượng tử có thể phá vỡ hầu hết hệ thống mã hóa RSA, ECC hiện nay chỉ trong vài giờ. Điều này khiến các ngân hàng, chính phủ và quân đội toàn cầu đang chạy đua phát triển “mã hóa hậu lượng tử”.

Hậu quả tiềm tàng:

• Toàn bộ giao dịch ngân hàng điện tử có nguy cơ bị bẻ khóa
• Bí mật quốc gia lưu trữ từ thập niên trước có thể bị giải mã ngay lập tức
• Cần thay thế hoàn toàn hạ tầng mã hóa internet trong vòng 10–15 năm tới

Tóm lại, điện toán lượng tử không chỉ là cuộc cách mạng công nghệ mà còn là một loạt câu đố vũ trụ mà nhân loại chưa tìm ra đáp án. Chúng ta đang đứng trước ngưỡng cửa của Công nghệ tương lai – nơi mọi quy luật quen thuộc bị đảo ngược và những điều tưởng chừng bất khả thi trở thành hiện thực.