Trước đây, các hiệu ứng lượng tử được cho là chỉ hiện hữu ở cỡ nguyên tử, phân tử hay hạt cơ bản. Nhưng các thí nghiệm mới cho thấy chúng có thể xuất hiện và kiểm soát được trên hệ thống “vĩ mô” – tức là kích thước đủ lớn để mắt người có thể quan sát. Các nhà khoa học đã thiết kế mạch điện siêu dẫn cho phép trạng thái lượng tử “xuyên qua rào cản” (effect tunnel) và chuyển đổi năng lượng theo từng mức lượng tử hóa.
Điểm đặc biệt là mạch điện này không chỉ ứng dụng trong phòng thí nghiệm nhỏ hẹp, mà đủ “lớn” để mở đường ứng dụng thực tế – từ vi mạch, cảm biến lượng tử cho đến các hệ thống máy tính mới.
Khám phá này có thể thúc đẩy tiến bộ trong nhiều lĩnh vực:
-
Mật mã lượng tử (quantum cryptography): Những nguyên lý lượng tử sẽ giúp truyền thông an toàn hơn, không thể bị nghe trộm mà không để lại dấu vết.
-
Máy tính lượng tử (quantum computing): Kiểm soát trạng thái lượng tử ở quy mô lớn là một bước tiến quan trọng để xây dựng máy tính có khả năng thực hiện các phép tính vượt xa máy tính cổ điển.
-
Cảm biến lượng tử (quantum sensors): Các thiết bị đo đạc cực nhạy dựa trên nguyên lý lượng tử sẽ có độ chính xác cao hơn trong nhiều lĩnh vực — từ y tế, vật liệu cho đến định vị, viễn thám.
Dù mở ra triển vọng to lớn, hành trình hiện thực hóa công nghệ lượng tử vẫn còn đầy thử thách. Trạng thái lượng tử vốn cực kỳ nhạy cảm với môi trường xung quanh — chỉ cần một dao động nhỏ về nhiệt độ, từ trường hay va chạm ngẫu nhiên giữa các hạt cũng có thể khiến hệ thống mất ổn định. Việc duy trì trạng thái này đủ lâu để thực hiện các phép tính phức tạp vẫn là bài toán hóc búa mà giới khoa học đang nỗ lực giải quyết.
Bên cạnh đó, thách thức còn nằm ở việc mở rộng quy mô. Từ những thí nghiệm nhỏ trong phòng lab đến hệ thống có thể vận hành ổn định trong thực tế là cả một quá trình đòi hỏi sự đột phá về vật liệu, kỹ thuật chế tạo, công nghệ làm mát và khả năng cách ly nhiễu điện từ. Mỗi chi tiết, dù nhỏ, đều có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của toàn bộ hệ thống.
Không chỉ dừng ở khía cạnh kỹ thuật, công nghệ lượng tử còn đối mặt với rào cản về chi phí và tiêu chuẩn hóa. Các thiết bị hiện nay vẫn có giá thành rất cao, trong khi thế giới chưa thống nhất một bộ tiêu chuẩn chung. Điều đó khiến việc sản xuất hàng loạt và thương mại hóa vẫn còn xa, đòi hỏi thêm thời gian, đầu tư và sự hợp tác giữa giới nghiên cứu, doanh nghiệp và nhà quản lý.
Giải Nobel năm nay nhắc ta rằng khoa học cơ bản không chỉ là khám phá riêng trong phòng thí nghiệm, mà có thể trở thành nền tảng cho công nghệ mang tầm chuyển đổi xã hội. Nhờ hiểu sâu về nguyên lý lượng tử, các quốc gia có thể đi trước trong cuộc đua công nghệ cao.
Ở Việt Nam, phát triển công nghệ lượng tử không chỉ là khát vọng ngành điện tử – viễn thông – an ninh mạng, mà còn gắn với chiến lược chủ quyền số, an ninh dữ liệu và định vị đổi mới sáng tạo. Các viện nghiên cứu, trường đại học và doanh nghiệp công nghệ cần tiếp cận sớm, tạo môi trường nghiên cứu, thử nghiệm và hoàn thiện công nghệ lượng tử.
