💡 Đội ngũ RetroLab đánh giá PsiQuantum đang đi theo một hướng đi táo bạo nhưng có cơ sở khoa học vững chắc. Việc họ tự sản xuất vật liệu và hợp tác với các nhà sản xuất chip lớn cho thấy một chiến lược dài hạn, nhưng thách thức về quy mô và kiểm soát lỗi vẫn còn rất lớn.
Giữa lúc cuộc đua xây dựng máy tính lượng tử đang nóng lên từng ngày, PsiQuantum nổi lên như một ẩn số đầy tham vọng. Không chạy theo các hướng đi phổ biến như siêu dẫn hay ion bẫy, startup này đặt cược toàn bộ vào photon – hạt ánh sáng – để tạo ra một cỗ máy có thể thay đổi thế giới. Và điều khiến giới công nghệ phải chú ý là họ đã huy động được hơn 1 tỷ USD, hợp tác với GlobalFoundries, và thậm chí lọt vào tầm ngắm của Lầu Năm Góc.
Cỗ máy bên trong tủ lạnh khổng lồ
Hãy tưởng tượng một căn phòng rộng lớn, nơi hàng trăm chiếc tủ thép không gỉ cao gần 2 mét xếp san sát nhau. Mỗi tủ được kết nối với nguồn cung cấp heli lỏng để duy trì nhiệt độ chỉ vài độ trên độ không tuyệt đối. Bên trong những chiếc tủ ấy là hàng trăm con chip, và trên những con chip ấy, hàng nghìn hạt ánh sáng – photon – lao vun vút qua một mê cung các bộ chuyển mạch quang học và bộ tách chùm tia. Mỗi photon đều phải được theo dõi sát sao, bởi vị trí cuối cùng của nó sẽ là chìa khóa để giải những bài toán mà siêu máy tính ngày nay phải mất hàng triệu năm mới xử lý nổi.
Đó là viễn cảnh mà PsiQuantum đang theo đuổi. Được thành lập vào năm 2016 bởi bốn nhà vật lý đến từ các trường đại học Anh Quốc, công ty này đặt mục tiêu trở thành người đầu tiên chế tạo thành công một máy tính lượng tử hữu dụng trên quy mô lớn.
Tại sao lại là photon?
Khác với các bit thông thường chỉ có thể là 0 hoặc 1, bit lượng tử (qubit) có thể tồn tại ở nhiều trạng thái cùng lúc. Nhưng vấn đề là làm sao để tạo ra và điều khiển được những qubit ấy. Google và IBM đặt cược vào qubit siêu dẫn, Intel dùng electron, còn PsiQuantum chọn photon.
“Photon có rất nhiều ưu điểm,” Terry Rudolph, một trong bốn nhà sáng lập, giải thích. Chúng có thể duy trì trạng thái lượng tử trong thời gian dài – bằng chứng là các photon trong nền vi sóng vũ trụ đã tồn tại hàng tỷ năm. Nhưng photon cũng di chuyển nhanh và dễ tán xạ. Quan trọng hơn, hai photon thường đi xuyên qua nhau hơn là tương tác. Điều này khiến chúng trở thành ứng cử viên khó nhằn cho tính toán lượng tử, vốn đòi hỏi các qubit phải ảnh hưởng lẫn nhau.
Tuy nhiên, một bước đột phá lý thuyết vào năm 2001 từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos và Đại học Queensland đã mở ra một lối tắt: thay vì bắt các photon tương tác trực tiếp, họ có thể “giả vờ” tương tác bằng cách gửi chúng qua một mạng lưới các bộ tách chùm tia và máy dò. PsiQuantum ra đời để biến lý thuyết đó thành hiện thực.
Từ phòng thí nghiệm đến dây chuyền sản xuất
Một trong những thách thức lớn nhất là vật liệu. PsiQuantum sử dụng barium titanate – một tinh thể màu xanh lam có khả năng dẫn đường cho các hạt ánh sáng một cách nhanh chóng và đáng tin cậy với rất ít năng lượng điện. Nhưng vật liệu này cực kỳ khó sản xuất ở quy mô lớn. Sau nhiều đắn đo, công ty quyết định tự sản xuất trong nhà máy của mình.
PsiQuantum đồng sáng lập kiêm giám đốc khoa học Pete Shadbolt (trái) và máy móc sản xuất barium titanate (phải).
Tôi đã có dịp đến thăm phòng sạch tại San Jose, nơi các kỹ thuật viên vận hành một thiết bị trông như nồi áp suất khổng lồ. Các nguyên tố cơ bản được đưa vào, đun nóng, hóa hơi, và cuối cùng kết tinh thành một lớp mỏng trên đĩa wafer. Mỗi đĩa mất khoảng 12 giờ để hoàn thành; hiện tại công ty cho biết họ sản xuất được nhiều đĩa mỗi ngày. Những đĩa này sau đó được gửi đến nhà máy của GlobalFoundries ở Malta, New York, nơi các con chip lượng tử của PsiQuantum được chế tạo.
Hệ thống làm lạnh – “trái tim” của cỗ máy
Để các máy dò photon hoạt động, chúng cần được làm lạnh đến 2 Kelvin (khoảng -456°F). Mục tiêu xa hơn là nâng nhiệt độ lên một chút – -452°F – vẫn lạnh hơn không gian sâu thẳm. Khác với các máy tính lượng tử siêu dẫn cần làm lạnh toàn bộ hệ thống, máy tính quang tử chỉ cần làm lạnh phần máy dò ở cuối quá trình tính toán. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí vận hành.
PsiQuantum từng phải “ăn nhờ” hệ thống heli lỏng của SLAC National Accelerator Laboratory, nhưng giờ đây họ đã có hệ thống làm lạnh riêng tại cơ sở thử nghiệm ở Milpitas, California, và đang lắp đặt một hệ thống lớn hơn tại Australia. Những hệ thống heli này là một trong những khoản chi tiêu vốn lớn nhất của bất kỳ công ty lượng tử nào, và sẽ ngốn một phần đáng kể trong số 1 tỷ USD mà PsiQuantum huy động được.
Lộ trình và những hoài nghi
PsiQuantum đang thử nghiệm theo từng giai đoạn. Tại Milpitas, họ đã kết nối ba tủ với nhau, mỗi tủ chứa 250 chip. Bước tiếp theo là mở rộng quy mô lên khoảng 100 tủ tại Australia, dự kiến vào cuối năm 2027. Tuy nhiên, công ty nhấn mạnh rằng thời điểm đó chỉ đánh dấu cơ sở hạ tầng “sẵn sàng vận hành”, chứ chưa hứa hẹn một máy tính lượng tử hoàn chỉnh.
“Rất khó để người ngoài đánh giá,” Scott Aaronson, nhà khoa học máy tính lý thuyết tại Đại học Texas ở Austin, người điều hành một blog nổi tiếng về ngành, nhận xét. Trong khi Google và Quantinuum thường xuyên công bố kết quả từng bước, PsiQuantum lại tập trung vào một mục tiêu thương mại duy nhất: một máy tính lượng tử với một triệu qubit.
Bước vào vùng chưa biết
Có lẽ người ngoài có khả năng đánh giá tốt nhất là Lầu Năm Góc. Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Mỹ (DARPA) đã điều hành một chương trình nhằm xác định công ty lượng tử nào thực sự có thể thành công. Joe Altepeter, cựu giám đốc chương trình, từng tự hào gọi mình là “kẻ hoài nghi lượng tử”, nhưng vào tháng 3/2025, ông nói: “Tôi lạc quan hơn bất kỳ thời điểm nào trong 10 năm qua.” Người kế nhiệm, Micah Stoutimore, thậm chí còn tuyên bố “có vẻ như ai đó sẽ xây dựng được một máy tính lượng tử quy mô tiện ích vào năm 2033.”
PsiQuantum đã lọt vào giai đoạn thứ ba của chương trình đánh giá của DARPA từ năm 2023. Nhưng với phần còn lại của ngành, PsiQuantum vẫn là một “hộp đen”.
Làm cho nó hữu ích
Xây dựng cỗ máy mới chỉ là một nửa câu chuyện. PsiQuantum cũng đang hợp tác với các đối tác như Lockheed Martin (thiết kế vật liệu), Mercedes (thiết kế pin) và Airbus (hàng không vũ trụ) để phát triển các thuật toán có thể chạy trên máy tính lượng tử.
Philipp Ernst, phó chủ tịch mảng ứng dụng lượng tử của PsiQuantum, so sánh: “PlayStation 6 có thể ra mắt vào năm sau, và người ta đang lập trình game cho nó ngay bây giờ. Về nguyên tắc, điều này rất giống.” Công ty cung cấp gói phần mềm Construct để các đối tác thiết kế thuật toán riêng.
Một trong những ứng dụng đầy hứa hẹn là mô phỏng enzyme cytochrome P450, vốn thường phân hủy thuốc trong cơ thể. Nếu các công ty dược phẩm hiểu rõ hơn về cách enzyme này tương tác với từng phân tử, họ có thể thiết kế thuốc hiệu quả hơn. Ernst cho biết: “Với phương pháp hiện tại, việc ước tính cho một loại thuốc cụ thể có thể mất hơn 10 năm. Chúng tôi đặt mục tiêu giảm xuống còn 4 phút.”
Tương lai còn ở phía trước
Cho đến khi máy tính lượng tử thực sự hoạt động, những bước đột phá mà các bài báo nghiên cứu của PsiQuantum hé lộ vẫn chỉ nằm trên lý thuyết. Terry Rudolph, người có ông nội là nhà vật lý huyền thoại Erwin Schrödinger, nhận xét: “Alan Turing đã tạo ra lý thuyết máy tính cổ điển bằng giấy và bút. Nhưng bằng tay, với giấy và bút, Turing sẽ không bao giờ tạo ra được Minecraft hay Facebook. Phải mất hơn 70 năm mày mò.”
“Cho đến khi bạn có cỗ máy thực sự trong tay, bạn không có cơ hội để khám phá hết tiềm năng của nó,” ông nói thêm.
Các chip của PsiQuantum được sản xuất tại GlobalFoundries ở Malta, New York, và được thử nghiệm tại trụ sở chính ở California.
Dù còn nhiều hoài nghi, không thể phủ nhận PsiQuantum đang đi một con đường rất riêng. Và nếu thành công, họ sẽ không chỉ chế tạo ra một cỗ máy tính toán siêu việt, mà còn mở ra một kỷ nguyên mới cho khoa học vật liệu, dược phẩm và trí tuệ nhân tạo.
Nguồn: MIT Technology Review - https://www.technologyreview.com/2026/07/14/1140356/psiquantum-plan-massive-quantum-computer-out-of-light/
