Tập đoàn quốc phòng hàng đầu Mỹ Lockheed Martin ngày 23/9 vừa công bố lập Trung tâm Đổi mới Lượng tử (QuIC). Trung tâm này sẽ nghiên cứu, phát triển và chế tạo nguyên mẫu cho các nhiệm vụ an ninh quốc gia, đồng thời đánh giá công nghệ từ startup, trường đại học và đối tác bên ngoài. Tập đoàn cho biết đã theo đuổi lĩnh vực lượng tử hơn 15 năm, từ dẫn đường, liên lạc, cảm biến tới điện toán.

Không chỉ làm máy tính lượng tử, nhiệm vụ rộng hơn của QuIC là tìm công nghệ có giá trị quân sự, kiểm tra khả năng hoạt động ngoài phòng thí nghiệm rồi xử lí những vấn đề kĩ thuật trước khi tích hợp lên nền tảng thật. Với một nhà thầu quốc phòng, thách thức không chỉ là chứng minh công nghệ mới hoạt động mà còn phải biến nó thành thiết bị đủ bền và ổn định.

Từ D-Wave năm 2011 tới trung tâm lượng tử QuIC

Một trong những dấu mốc sớm nhất cho thấy Lockheed bước vào lĩnh vực lượng tử là năm 2011, khi hãng mua máy tính D-Wave One và đặt tại Đại học Nam California (USC). Máy sử dụng 128 qubit, tức đơn vị thông tin cơ bản của máy tính lượng tử, và khi đó thuộc nhóm những hệ thống thương mại đầu tiên được đưa vào nghiên cứu.

Máy tính lượng tử Quantum System One của IBM. Ảnh: IBM

Thiết bị tại USC sau đó nhiều lần được nâng cấp, từ D-Wave Two với 512 qubit lên D-Wave 2X hơn 1.000 qubit, rồi Advantage hơn 5.000 qubit vào năm 2022. Các máy này được thiết kế chủ yếu để tìm phương án tốt nhất trong những bài toán có rất nhiều khả năng lựa chọn, chẳng hạn lập lịch, phân bổ nguồn lực hoặc tối ưu một quy trình phức tạp.

QuIC vì thế không phải điểm khởi đầu của Lockheed trong lĩnh vực lượng tử. Điểm mới là tập đoàn lần đầu gom các hoạt động nghiên cứu về một tổ chức chuyên trách, đồng thời xây dựng đội ngũ nhân lực riêng. Một chương trình sẽ đào tạo nhân viên hiện có về công nghệ lượng tử, còn chương trình khác cấp kinh phí cho các ý tưởng nghiên cứu do chính kỹ sư trong tập đoàn đề xuất.

Lockheed cho biết QuIC được xây dựng theo cách mà hãng từng áp dụng với Trung tâm AI Lockheed Martin (LAIC). Tuy nhiên, con số “20 năm” trong thông báo của tập đoàn dễ gây hiểu nhầm. Lockheed đã nghiên cứu và ứng dụng AI cho các chương trình an ninh quốc gia khoảng hai thập kỉ, còn LAIC chỉ chính thức được thành lập năm 2021.

LAIC ra đời để các nhóm kỹ sư trong toàn tập đoàn có thể dùng chung công cụ, hạ tầng và kinh nghiệm về AI, thay vì mỗi đơn vị tự phát triển từ đầu. Trung tâm này cũng giúp đưa những công nghệ đã được thử nghiệm vào các sản phẩm và chương trình quốc phòng nhanh hơn.

Lockheed muốn áp dụng cách làm tương tự với QuIC. Thay vì chỉ nghiên cứu công nghệ lượng tử trong phòng thí nghiệm, trung tâm mới sẽ đánh giá, thử nghiệm và tìm cách tích hợp những giải pháp phù hợp vào các hệ thống quốc phòng của hãng.

Quỹ 1 tỉ USD và mảnh ghép từ thương vụ F-35A

Nguồn công nghệ cho QuIC còn có thể đến từ bên ngoài Lockheed. Ngày 14/4, tập đoàn nâng quy mô Lockheed Martin Ventures từ 400 triệu USD lên tối đa 1 tỉ USD, mức tăng lớn nhất kể từ khi quỹ ra đời năm 2007.

Một hệ thống phòng thủ được áp dụng công nghệ lượng tử. Ảnh: Indra Group

Theo Lockheed, quỹ này đã đầu tư hơn 500 triệu USD vào trên 120 công ty. Hơn 60 doanh nghiệp trong số đó sau này trở thành nhà cung cấp cho tập đoàn và nhận tổng cộng hơn 750 triệu USD hợp đồng. Những lĩnh vực được săn tìm trải từ AI, tự động hóa, vật liệu tiên tiến, vi điện tử tới điện toán lượng tử. Tháng 7, Lockheed tiếp tục dành ít nhất 100 triệu USD từ quỹ cho các khoản đầu tư tại Anh và châu Âu. Lượng tử nằm trong nhóm công nghệ mà tập đoàn nhắm tới.

Ngày 10/9, Lockheed Martin và tập đoàn công nghệ Mỹ IBM công bố một cơ sở đổi mới lượng tử tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Zurich (ETH Zurich). Điểm nhấn của kế hoạch là IBM Quantum System Two đầu tiên tại nước này, dự kiến đặt ở Trung tâm Siêu máy tính Quốc gia CSCS tại Lugano, nơi đang vận hành siêu máy tính Alps. Đây là nền tảng điện toán lượng tử thế hệ mới, kết hợp bộ xử lí, thiết bị điều khiển và hệ thống làm lạnh sâu trong một kiến trúc có thể nâng cấp theo thời gian.

Khoản đầu tư này có liên quan tới thương vụ Thụy Sĩ mua F-35A, nhưng không phải tiền mua chiến đấu cơ được chuyển thẳng sang máy tính lượng tử. Theo thỏa thuận đi kèm hợp đồng, Lockheed phải tạo ra các đơn hàng, chương trình nghiên cứu hoặc hợp tác với doanh nghiệp và viện khoa học trong nước, với tổng giá trị tương đương 60% hợp đồng F-35A. Văn phòng Liên bang về Mua sắm Quốc phòng của Thụy Sĩ (Armasuisse) cho biết nghĩa vụ này vào khoảng 3,5 tỉ USD và phải hoàn thành trước cuối năm 2034.

ETH Zurich xác nhận kinh phí cho máy tính lượng tử nằm trong chính chương trình bù đắp kinh tế đó. IBM chịu trách nhiệm lắp đặt và vận hành thiết bị, còn ETH cùng CSCS cung cấp hạ tầng và tổ chức quyền truy cập cho các trường đại học, viện nghiên cứu và một số doanh nghiệp. Thỏa thuận ban đầu kéo dài ba năm.

Thiết bị dự kiến đi vào hoạt động trước cuối năm 2026 và sử dụng bộ xử lí Nighthawk r2. Theo IBM, chip này có 120 qubit lập trình được và thực hiện hơn 100.000 mạch lượng tử mỗi giây, cao gấp tới 25 lần dòng Heron về thông lượng xử lí mạch. Con số đó chỉ phản ánh tốc độ thực hiện loại tác vụ này, không có nghĩa máy tính lượng tử nhanh hơn máy tính thông thường 25 lần trong mọi bài toán.

Song song với việc xây dựng cơ sở mới, Lockheed và IBM dự kiến thực hiện hai hướng nghiên cứu chung. Một hướng tìm cách dùng cảm biến lượng tử để hỗ trợ dẫn đường, còn hướng kia nghiên cứu cải thiện kĩ thuật in 3D các hợp kim kim loại.

Khoảng cách từ phòng thí nghiệm tới chiến trường

Với quân đội Mỹ, một trong những ứng dụng dễ hình dung nhất của công nghệ lượng tử hiện nay có thể không phải máy tính lượng tử mà là dẫn đường. GPS rất quan trọng đối với máy bay, tàu chiến, tên lửa và nhiều hệ thống quân sự khác, nhưng tín hiệu vệ tinh có thể bị gây nhiễu hoặc đánh lừa. Hệ dẫn đường quán tính sử dụng cảm biến lượng tử mở ra một hướng bổ sung vì nó có thể đo chuyển động của phương tiện mà không phải liên tục dựa vào tín hiệu phát từ bên ngoài.

Tháng 3/2025, Đơn vị Đổi mới Quốc phòng Mỹ (DIU) giao Lockheed hợp đồng phát triển nguyên mẫu QuINS, viết tắt của hệ dẫn đường quán tính hỗ trợ lượng tử. Lockheed hợp tác với Q-CTRL và AOSense, hai công ty chuyên về điều khiển và cảm biến lượng tử. Giai đoạn đầu tập trung xác nhận hiệu năng trước khi đưa công nghệ tới những thử nghiệm gần hơn với điều kiện vận hành thực tế.

QuINS không được Lockheed mô tả như phương án sắp thay thế hoàn toàn GPS. Hãng muốn hai công nghệ bổ sung cho nhau. GPS cung cấp thông tin vị trí khi tín hiệu còn đáng tin cậy, trong khi hệ dẫn đường quán tính có thể giúp phương tiện tiếp tục xác định chuyển động và ước tính vị trí khi GPS bị gián đoạn hoặc gây nhiễu.

Cùng lúc, Lockheed vẫn đầu tư mạnh vào chính GPS. Hãng đang sản xuất thế hệ vệ tinh GPS IIIF cho Lực lượng Không gian Mỹ. Theo Lockheed, thế hệ mới sẽ phát tín hiệu chống gây nhiễu mạnh gấp 63 lần các mẫu cũ. Điều đó cho thấy hãng đang đi theo hai hướng song song, vừa tăng sức chống chịu của GPS, vừa phát triển một lớp định vị dự phòng.

Khó khăn nằm ở chỗ một thiết bị lượng tử chạy tốt trong phòng thí nghiệm chưa chắc hoạt động ổn khi gắn lên máy bay hay tên lửa. Cảm biến phải chịu rung, thay đổi nhiệt độ và nhiễu điện từ. Nó còn phải đủ nhỏ, nhẹ, ít tốn điện và kết nối được với hệ thống điện tử sẵn có. Đây chính là phần việc mà một trung tâm như QuIC phải giải quyết.

Thông báo ngày 23/9 chưa có nghĩa Lockheed đã sở hữu một “vũ khí lượng tử” sẵn sàng triển khai. QuIC trước mắt là nơi nghiên cứu, thử nghiệm và tích hợp công nghệ, với những ứng dụng gần thực tế hơn như cảm biến chính xác, dẫn đường khi GPS bị gây nhiễu hay hỗ trợ thiết kế vật liệu.

Lockheed đã có hơn một thập kỉ nghiên cứu lượng tử, quỹ đầu tư 1 tỉ USD và mạng lưới đối tác quốc tế. QuIC là bước gom các nguồn lực đó về một đầu mối. Điều còn phải chờ là khi nào một công nghệ lượng tử đủ nhỏ, bền và tin cậy để thực sự được đưa lên hệ thống quân sự.

Theo MTG