Xu hướng ứng dụng máy tính lượng tử trong một số lĩnh vực hiện nay (25/10/2023)
Máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ giải quyết hàng loạt vấn đề nhờ sức mạnh tính toán vượt trội, khiến chúng trở thành công nghệ quan trọng cho nhiều ứng dụng trong tương lai.
Máy tính lượng tử là gì?
Máy tính lượng tử (Quantum computing) là một loại máy tính sử dụng các nguyên lý cơ học lượng tử để thực hiện các phép tính. Cơ học lượng tử là một nhánh của vật lý mô tả hành vi của các vật thể rất nhỏ, chẳng hạn như nguyên tử và các hạt nhỏ hơn nhiều so với nguyên tử hay còn gọi là hạt hạ nguyên tử.
Khác với máy tính kỹ thuật số, máy tính lượng tử hoạt động dựa trên hoạt động của cơ học lượng tử, để xử lý dữ liệu đầu vào. Như vậy, hiểu đơn giản máy tính lượng tử là máy tính hoạt động trên cơ sở của những hạt lượng tử.
Máy tính lượng tử có thể có những ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như khoa học vật liệu, phát triển các loại thuốc mới trong dược học, mô hình tài chính, quân sự, tình báo, hàng không vũ trụ, năng lượng hạt nhân, trí tuệ nhân tạo (AI).... Chúng có tiềm năng cách mạng hóa nhiều lĩnh vực khác nhau và có tác động đáng kể đến cách chúng ta sống và làm việc.
Ứng dụng máy tính lượng tử trong các lĩnh vực
Lĩnh vực chăm sóc sức khỏe
Ứng dụng máy tính lượng tử trong chăm sóc sức khỏe là một lĩnh vực đầy tiềm năng và hứa hẹn, có thể thay đổi cách chúng ta chẩn đoán, điều trị và dự đoán các bệnh tật. Máy tính lượng tử có khả năng tính toán và mô phỏng tương tác giữa các phân tử dược phẩm và cơ thể con người. Điều này giúp trong việc thiết kế và phát triển các loại thuốc mới, tối ưu hóa liều lượng và dự đoán phản ứng phụ của thuốc. Bên cạnh đó, máy tính lượng tử khả năng tính toán và mô phỏng tương tác giữa các phân tử dược phẩm và cơ thể con người. Điều này giúp trong việc thiết kế và phát triển các loại thuốc mới, tối ưu hóa liều lượng và dự đoán phản ứng phụ của thuốc.
Với việc phân tích gen và tạo ra dược phẩm cá nhân hóa, máy tính lượng tử có thể phân tích và so sánh hàng tỷ gen một cách nhanh chóng. Điều này hỗ trợ trong việc xác định rủi ro di truyền và phát triển dược phẩm cá nhân hóa, cho phép điều trị hiệu quả hơn dựa trên gen của từng người. Ngoài ra, máy tính lượng tử cho phép tạo ra các mô hình phức tạp để nghiên cứu sự phát triển của các bệnh như ung thư và bệnh Alzheimer. Điều này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế bệnh và phát triển các phương pháp điều trị mới.
Máy tính lượng tử có khả năng xử lý và phân tích hình ảnh y khoa như MRI và CT scans một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn. Điều này giúp chẩn đoán bệnh và theo dõi sự tiến triển của bệnh một cách chính xác hơn. Bên cạnh đó, có thể mô phỏng tác động của các loại thuốc và dược phẩm trên các mô hình in vitro, giúp giảm thiểu sự cần thiết của thử nghiệm trên động vật và tăng tính chính xác.
Máy tính lượng tử hỗ trợ trong việc phát triển các thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI) phức tạp hơn để dự đoán bệnh tật, tối ưu hóa quá trình điều trị, và dự đoán kết quả lâm sàng, giúp tối ưu hóa lên lịch điều trị bệnh và quản lý dữ liệu y tế cá nhân một cách an toàn và riêng tư.
Lĩnh vực ngân hàng
Máy tính lượng tử có tiềm năng cách mạng hóa ngành ngân hàng như thực hiện đánh giá rủi ro phức tạp và tối ưu hóa danh mục đầu tư, giúp các tổ chức tài chính đưa ra quyết định sáng suốt hơn. Bên cạnh đó, chúng còn hỗ trợ phân tích một lượng lớn dữ liệu để xác định các mẫu và điểm bất thường để từ đó có thể chỉ ra các hoạt động gian lận.
Máy tính lượng tử còn giúp tối ưu hóa chiến lược giao dịch và giảm thời gian thực hiện giao dịch, có khả năng nâng cao hiệu quả của thị trường tài chính.
Lĩnh vực công nghệ
Máy tính lượng tử hỗ trợ thực hiện các mô phỏng và tính toán phức tạp, cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện những khám phá mới và tìm hiểu các hiện tượng phức tạp một cách nhanh chóng hơn. Điều này có thể dẫn đến sự phát triển của các công nghệ mới với tốc độ nhanh hơn. Đồng thời máy tính lượng tử cũng giúp đào tạo và chạy các thuật toán trí tuệ nhân tạo, có khả năng làm cho chúng mạnh mẽ và hiệu quả hơn.
Lĩnh vực chế tạo máy
Máy tính lượng tử có tiềm năng cách mạng hóa lĩnh vực chế tạo máy như hỗ trợ việc thiết kế các vật liệu mới có đặc tính cụ thể, chẳng hạn như tăng độ bền hoặc độ dẫn điện đồng thời tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu chất thải, nâng cao hiệu quả và tính bền vững của sản xuất.
Ứng dụng công nghiệp của máy tính lượng tử được đánh giá là vô tận. Nhà sản xuất ô tô BMW (Đức) là một ví dụ điển hình. Thông thường, thời gian tạo ra một mẫu ôtô mới mất ít nhất 4 năm, trong đó dài nhất là phần thử nghiệm. Nhưng theo Carsten Sapia, Phó Chủ tịch chiến lược, quản trị và bảo mật của BMW, việc ứng dụng máy tính lượng tử trong mô phỏng vận hành xe giúp công ty rút ngắn quá trình này xuống ít nhất 6 tháng.
Lĩnh vực giáo dục
Máy tính lượng tử có tiềm năng cách mạng hóa trong giáo dục như sử dụng để phân tích lượng lớn dữ liệu giáo dục nhằm xác định các mô hình và điều chỉnh tài liệu học tập cho phù hợp với nhu cầu và khả năng của từng học sinh đồng thời sử dụng để thực hiện các mô phỏng phức tạp cho phép học sinh khám phá và hiểu các khái niệm phức tạp theo cách tương tác và hấp dẫn hơn.
Máy tính lượng tử cũng có thể được sử dụng trong giáo dục để thực hiện các mô phỏng và tính toán phức tạp nhằm hỗ trợ nghiên cứu và khám phá các vấn đề mới, cung cấp cho sinh viên và nhà nghiên cứu những công cụ và tài nguyên mới để tìm hiểu và khám phá các vấn đề mới nhanh hơn.
Ngoài ra, máy tính lượng tử có thể được sử dụng để tối ưu hóa việc lập kế hoạch và phân bổ nguồn lực cho các trường học, nâng cao hiệu quả của hệ thống giáo dục.
Dù máy tính lượng tử vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, hoàn thiện, nhưng có thể thấy được tiềm năng thay đổi cuộc chơi của nó, thúc đẩy tiến bộ trong vật lý, toán học, y học và nhiều lĩnh vực khác. Trong cuộc chạy đua đó, mình hi vọng Việt Nam có thể có một bước tiến dài ở lĩnh vực này, bởi những cường quốc thế giới đề đang sỡ hữu những chiếc máy của riêng họ. Mặc dù chưa có khả năng tạo ra một chiếc máy như thế, nhưng mình tin những nhà khoa học của Việt Nam cùng với các công trình nghiên cứu chuyên sâu có thể giúp chúng ta không bị thụt lùi so với các cường quốc như Mỹ hay Trung.
Trung Tính tổng hợp