Tìm hiểu về các lợi ích và trường hợp sử dụng của điện toán lượng tử. Ngoài ra, nhận thông tin chi tiết về mật mã lượng tử từ một chuyên gia.
Theo McKinsey & Company, các nhà đầu tư đã dành 2,35 tỷ đô la cho các công ty khởi nghiệp công nghệ lượng tử vào năm 2022. Với sự phát triển của công nghệ lượng tử, các nhà lãnh đạo doanh nghiệp có thể tự hỏi liệu điện toán lượng tử có phù hợp và an toàn cho công việc của họ hay không.
Tôi đã phỏng vấn Mario Milicevic, kỹ sư chính của công ty phần cứng và phần mềm kết nối MaxLinear và là thành viên của IEEE, để nói về những phát triển trong điện toán lượng tử cho nghiên cứu và an ninh mạng.
Chuyển đến:
Điện toán lượng tử là gì?
Điện toán lượng tử là phương pháp thực hiện tính toán bằng cách sử dụng qubit thay vì bit nhị phân. Trong khi các bit nhị phân có thể chứa một trong hai giá trị, 1 hoặc 0, qubit có thể chứa tổ hợp các giá trị có thể. Sự kết hợp đó, hay còn gọi là “sự chồng chất”, có thể cung cấp một loạt các giá trị khả dĩ cho máy tính lượng tử sử dụng trong các phép tính.
Một chất lượng quan trọng khác của qubit là sự vướng víu của chúng, nghĩa là các qubit không ở trong cùng một không gian vật lý vẫn có thể tương quan với nhau.
“Bạn có thể giải các bài toán lớn [with quantum computers] rất tốn kém để giải quyết bằng máy tính cổ điển. [This is a problem] mà chúng ta có ngày nay vì thời gian tính toán tăng theo cấp số nhân,” Milicevic nói.
Khi nào một doanh nghiệp nên sử dụng máy tính lượng tử?
Một doanh nghiệp nên sử dụng điện toán lượng tử nếu vấn đề toán học cần giải quyết quá phức tạp để điện toán thông thường có thể hoàn thành trong một khoảng thời gian thực tế. Các ngành công nghiệp dược phẩm và kỹ thuật vật liệu đã tìm thấy các trường hợp sử dụng điện toán lượng tử để tìm lý do và cách thức các liên kết phân tử nhất định khớp với nhau hoặc tạo ra vật liệu mới.
Những người muốn sử dụng máy tính lượng tử cho doanh nghiệp nên sẵn sàng trả tiền để có quyền truy cập vào máy tính lượng tử. Milicevic cho biết, việc xây dựng và vận hành một hệ thống độc lập có thể là một gánh nặng tài chính khổng lồ.
Milicevic cũng chỉ ra rằng điện toán lượng tử không phải lúc nào cũng phù hợp với nhiệm vụ mà một tổ chức đang cố gắng thực hiện. Việc thiết lập cơ sở hạ tầng cần rất nhiều nỗ lực và năng lượng (ví dụ: máy tính lượng tử cần được làm mát đến gần độ không tuyệt đối).
“Đối với phần lớn [mathematical] vấn đề, máy tính cổ điển sẽ thực sự vượt trội so với máy tính lượng tử. Và quan trọng hơn, chúng sẽ vượt trội so với máy tính lượng tử với chi phí thấp hơn nhiều,” Milicevic nói.
“Đó thực sự là một vấn đề cần hiểu ‘Có phải vấn đề [I’m] cố gắng giải quyết vấn đề phức tạp bằng toán học?’” Milicevic nói. “’Có hàng triệu cách kết hợp không? Và nếu vậy, thì tôi có thực sự đang cố gắng tối ưu hóa thứ gì đó không? Chi phí để chạy nó là bao nhiêu?’”
XEM: Tại sao CNTT nên ghi nhớ điện toán lượng tử (TechRepublic)
Lĩnh vực điện toán lượng tử còn quá mới nên nhiều người chơi chính vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm. Hầu hết các dự án có khả năng được thực hiện bởi chính phủ, các tổ chức lớn hoặc các đại gia cơ sở hạ tầng viễn thông. Tuy nhiên, nó đánh dấu một biên giới thú vị cho máy tính và truyền thông.
Máy tính lượng tử nào có sẵn để sử dụng?
Để tận dụng lợi thế của điện toán lượng tử, một công ty có thể cần thuê không gian trên máy tính. Một số tùy chọn bao gồm:
- IBM cung cấp quyền truy cập API vào tài nguyên điện toán lượng tử của mình.
- Google cung cấp một thư viện gói Python gồm các khung để lập trình máy tính lượng tử.
- D-Wave’s Leap, cho phép các nhà nghiên cứu và nhà phát triển thuê thời gian theo từng phút trên phần cứng của nó, khác biệt vì nó có tính năng ủ lượng tử, là một quy trình toán học có thể được sử dụng để tìm ra trạng thái năng lượng tối thiểu có thể. Ví dụ, nói một cách đơn giản, nó có thể được sử dụng để tìm tuyến đường hiệu quả nhất để di chuyển giữa nhiều địa điểm.
- Amazon đang cố gắng trở thành thị trường điện toán lượng tử với Braket, một nền tảng dành cho các nhà phát triển làm việc trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học.
- Microsoft Azure cho thuê thời gian trên dịch vụ đám mây của mình, dịch vụ này có thể thực hiện kết hợp các phép tính lượng tử và thông thường.
- Quantinuum, tách ra từ Honeywell, đã ra mắt giải pháp điện toán lượng tử thế hệ thứ hai System Model H2 vào tháng 5 năm 2023. Hệ thống này khá thử nghiệm và có thể phù hợp nhất với các nhà nghiên cứu.
Mật mã lượng tử sẽ thay đổi an ninh mạng như thế nào?
Khi nói đến an ninh mạng, điện toán lượng tử và các phương pháp khác có tính đến các trạng thái lượng tử, chẳng hạn như mật mã lượng tử, có thể được sử dụng bởi những kẻ tấn công cũng như những người bảo vệ. Máy tính lượng tử có khả năng giải quyết các vấn đề bao thanh toán để phá khóa mã hóa rất nhanh.
Có hai yếu tố an ninh mạng liên quan đến điện toán lượng tử cần ghi nhớ, Milicivec nói:
- Mật mã hậu lượng tử hoặc mã hóa hậu lượng tửtrong đó người ta phát triển các thuật toán có khả năng chống lại các cuộc tấn công bằng máy tính lượng tử.
- Phân phối khóa lượng tửđược kích hoạt bằng cách sử dụng máy tính lượng tử và cáp quang được nhúng giữa hai vị trí vật lý.
Các công ty bao gồm JPMorgan Chase, Toshiba, tập đoàn viễn thông Canada Ciena và ID Quantique ở Thụy Sĩ đang nghiên cứu phân phối khóa lượng tử. Nghiên cứu về phân phối khóa lượng tử đang được tiến hành khi các tổ chức cố gắng giải quyết các vấn đề như lỗi do khó duy trì nhiệt độ cực thấp lý tưởng cho điện toán lượng tử và cách cải thiện tính ổn định của qubit.
Phân phối khóa lượng tử bằng sợi quang sẽ cho phép các tổ chức nhanh chóng biết liệu có ai đó đã làm gián đoạn kết nối của họ hay không.
Về việc phân phối khóa lượng tử, Milicevic cho biết, “Nếu bất kỳ kẻ tấn công hoặc kẻ nghe lén nào bằng cách nào đó cắt cáp quang này và chèn một số loại thiết bị cho phép chúng đo ánh sáng và sau đó truyền lại ánh sáng đó, chúng sẽ thực sự phá vỡ cái được gọi là trạng thái lượng tử của ánh sáng đó.”
Milicevic cho biết điều đó sẽ khiến cho một sự gián đoạn vật lý không thể bị phát hiện.
