- Quan hệ đối tác điện toán lượng tử quang học giữa NTT và OptQC đặt mục tiêu đạt một triệu qubit vào năm 2030 mà không cần làm mát bằng đông lạnh, tiêu thụ 1/10 đến 1/100 năng lượng so với các phương pháp cạnh tranh
- Phương pháp tiếp cận hoạt động ở nhiệt độ và áp suất bình thường, có khả năng cho phép triển khai ở các trung tâm dữ liệu tiêu chuẩn thay vì các cơ sở chuyên dụng
Điện toán lượng tử quang học hoạt động ở nhiệt độ phòng có thể cung cấp cho Nhật Bản MỘT con đường thay thế trong cuộc đua lượng tử toàn cầu, như NTT Corporation và OptQC đã ký sự hợp tác thỏa thuận nhắm mục tiêu một triệu qubit vào năm 2030 không có các yêu cầu làm mát cực độ hạn chế các công nghệ cạnh tranh.
Thông báo ngày 18 tháng 11 tại Diễn đàn R&D của NTT ở Tokyo đã định vị “năm đầu tiên của công nghiệp hóa lượng tử” do chính phủ Nhật Bản chỉ định với cách tiếp cận công nghệ khác biệt cơ bản: sử dụng qubit dựa trên ánh sáng thay vì mạch siêu dẫn hoặc các ion bị bẫy đòi hỏi nhiệt độ gần bằng 0 tuyệt đối.
Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành NTT Akira Shimada và Giám đốc đại diện kiêm Giám đốc điều hành OptQC Hiroshi Takase trình bày tài liệu cho thấy các phương pháp quang học chỉ cần hàng trăm watt điện tại Bình thường nhiệt độ và áp suất, so với các hệ thống siêu dẫn tiêu thụ 25 kilowatt với yêu cầu chân không đông lạnh, hệ thống nguyên tử trung tính cần 7 kilowatt hoặc phương pháp bẫy ion cần 2 kilowatt.
Theo tài liệu thuyết trình của NTT, “Phương pháp quang học cho phép mở rộng và bền vững số lượng qubit cần thiết cho điện toán lượng tử cho mục đích chung, chỉ cần 1/10 đến 1/100 năng lượng so với các phương pháp khác”.
Lộ trình: Từ hàng trăm đến 100 triệu qubit
Sự hợp tác này thiết lập các cột mốc cụ thể cho phép các nhà quan sát trong ngành theo dõi tiến trình. Tính đến năm 2025, các hệ thống lượng tử trên toàn thế giới vẫn ở hàng trăm đến hàng nghìn qubit. NTT và OptQC đặt mục tiêu 10.000 qubit ở Nhật Bản vào năm 2027, một triệu qubit vào năm 2030 và các tài liệu cho thấy tham vọng “cuối cùng đạt được 100 triệu qubit trước những người khác”.
Trong bối cảnh này, lộ trình lượng tử của IBM hướng tới 100.000 qubit vào năm 2033. Bộ xử lý lượng tử siêu dẫn mới nhất đạt 1.121 qubit vào năm 2023. Việc tăng vọt lên một triệu qubit vào năm 2030 thể hiện khả năng mở rộng theo cấp số nhân sẽ vượt qua các nhà lãnh đạo hiện tại nếu đạt được đúng tiến độ—và đặt ra câu hỏi về tính khả thi.
Các công ty định vị một triệu qubit là ngưỡng cho “các ứng dụng có mục đích chung có tác động lớn đến xã hội”, phân biệt các công cụ nghiên cứu với cơ sở hạ tầng thương mại thực tế.
Tài liệu báo chí phác thảo các ứng dụng theo thang qubit: 100-1.000 qubit xử lý mô phỏng nghiên cứu, 10.000-100.000 qubit giải quyết các vấn đề chuyên biệt như hóa học lượng tử và tối ưu hóa, trong khi 1-100 triệu qubit cho phép các ứng dụng phức tạp bao gồm khám phá thuốc, mật mã và mô hình khí hậu.
Các ví dụ về thời gian tính toán do các công ty cung cấp minh họa tác động tiềm ẩn: khám phá thuốc yêu cầu “năm gần như vô tận” trên máy tính thông thường có thể được hoàn thành trong 12 ngày với 100 triệu qubit. Sản xuất phân bón từ nitơ trong không khí – giải quyết các thách thức lương thực toàn cầu – thông thường sẽ mất “10 nghìn tỷ × 1 nghìn tỷ năm”, nhưng lại là bốn ngày với một triệu qubit.
Quang học khác nhau như thế nào: Ghép kênh thay vì làm mát
Ngành công nghiệp điện toán lượng tử đã hội tụ phần lớn xung quanh ba phương pháp chính—mạch siêu dẫn, ion bị bẫy và nguyên tử trung tính—tất cả đều yêu cầu điều kiện hoạt động khắc nghiệt.
Các phương pháp siêu dẫn cần nhiệt độ gần độ không tuyệt đối (-273°C) và hệ thống làm mát quy mô lớn. Các ion bị bẫy cần có chân không đông lạnh và thiết bị kiểm soát ion phức tạp. Các nguyên tử trung tính đòi hỏi điều kiện chân không với cơ sở hạ tầng làm mát khổng lồ.
Điện toán lượng tử quang học hoạt động trên cơ sở vật lý khác nhau về cơ bản, tận dụng các kỹ thuật NTT đã phát triển qua nhiều thập kỷ trong truyền thông quang học. Qubit dựa trên ánh sáng cho phép ghép kênh không gian (đồng thời nhiều đường ánh sáng), ghép kênh thời gian (các khe thời gian khác nhau cho thông tin) và ghép kênh bước sóng (khác biệt màu sắc của ánh sáng mang các qubit riêng biệt).
Về mặt lý thuyết, các khả năng ghép kênh này cho phép “khả năng mở rộng đặc biệt” với tiềm năng tăng số lượng qubit mà không cần cơ sở hạ tầng hoặc nguồn điện tương xứng tăng lêntheo tài liệu trình bày.
Câu hỏi đặt ra là liệu lợi thế về mặt lý thuyết này có thể vượt qua được sự dẫn đầu tích lũy của các phương pháp đã được thiết lập đã chứng tỏ khả năng lượng tử và thu hút hàng tỷ USD đầu tư hay không.
Nền tảng công nghệ quang học của NTT
Nghiên cứu truyền thông quang học của NTT bắt đầu từ những năm 1990, với việc ghép kênh bước sóng phát triển vào năm 1990, khuếch đại quang học vào năm 2013 và các thiết bị hội tụ quang tử-điện tử được nhắm mục tiêu vào năm 2028.
Theo tài liệu, công ty đã trình diễn các nguồn sáng lượng tử vào năm 2024 và cùng với OptQC và RIKEN, “đã hiện thực hóa một máy tính lượng tử quang tử có thể truy cập internet vào năm 2024”.
Sự hợp tác này phân chia trách nhiệm một cách chiến lược: NTT đóng góp các công nghệ truyền thông quang học, bao gồm các nguồn ánh sáng lượng tử, khuếch đại và điều chế quang học tiên tiến cũng như ghép kênh phân chia bước sóng.
OptQC mang đến các công nghệ phát triển máy tính lượng tử quang học và hệ điều hành. Bốn lĩnh vực trọng tâm xác định mối quan hệ đối tác: công nghệ ghép kênh và sửa lỗi, phát triển trường hợp sử dụng và thuật toán, xây dựng chuỗi cung ứng và chiến lược triển khai thực tế.
Bối cảnh khu vực và dòng thời gian
Chính phủ Nhật Bản chỉ định năm 2025 là “năm đầu tiên của công nghiệp hóa lượng tử”, báo hiệu cam kết quốc gia về nguồn tài trợ hướng tới phát triển công nghệ lượng tử. Đối với các nước Châu Á – Thái Bình Dương, quan hệ đối tác của NTT mang lại những lựa chọn thay thế tiềm năng cho CHÚNG TA hoặc những tiến bộ về điện toán lượng tử của Trung Quốc, đặc biệt khi hoạt động ở nhiệt độ phòng có thể cho phép triển khai ở những khu vực có cơ sở hạ tầng điện năng khác nhau.
Trung Quốc đã đầu tư rất nhiều vào điện toán lượng tử với những tuyên bố gây tranh cãi về ưu thế lượng tử. CHÚNG TA các công ty, bao gồm IBM, Google, IonQ và Rigetti, dẫn đầu các phương pháp tiếp cận đã được thiết lập với lộ trình minh bạch.
Cách tiếp cận theo từng giai đoạn của quan hệ đối tác gợi ý các ứng dụng chuyên biệt trong hóa học lượng tử và tối ưu hóa cho các tổ chức nghiên cứu ngắn hạn (2025-2027), mở rộng sang ứng dụng công nghiệp về dược phẩm và khoa học vật liệu trung hạn (2027-2030) và các ứng dụng mang tính biến đổi trong khám phá thuốc và lập mô hình khí hậu lâu dài (2030+) tại một triệu+ qubit.
Với 3 tỷ USD đầu tư vào R&D hàng năm—30% tổng lợi nhuận của NTT—công ty đã cam kết nguồn lực đáng kể. Mốc thời gian 5 năm với các mốc quan trọng cụ thể có nghĩa là tiến độ sẽ có thể đo lường được bằng mục tiêu 10.000 qubit vào năm 2027 và mục tiêu 1 triệu qubit vào năm 2030.
Bạn muốn trải nghiệm toàn bộ quá trình đổi mới công nghệ của doanh nghiệp? Tham gia TechEx ở Amsterdam, California và London. Bao gồm AI, Dữ liệu lớn, An ninh mạng, IoT, Chuyển đổi kỹ thuật số, Tự động hóa thông minh, Điện toán biên và Trung tâm dữ liệu, TechEx tập hợp các nhà lãnh đạo toàn cầu để chia sẻ các trường hợp sử dụng trong thế giới thực và hiểu biết sâu sắc. Bấm vào đây để biết thêm thông tin.
Tech Wire Asia được cung cấp bởi TechForge Media. Khám phá các sự kiện và hội thảo trực tuyến về công nghệ doanh nghiệp sắp tới khác tại đây.
