Máy tính lượng tử (QC - quantum computer) là những hệ thống có thể thực hiện cùng lúc vô số các phép tính phức tạp mà một PC thông thường phải mất hàng triệu năm.

Các chuyên gia vật lý định nghĩa QC là điện toán siêu nhỏ có khả năng xử lý các vấn đề lớn. Hơn 30 năm qua, họ mơ về viễn cảnh con người khai thác tiềm năng nguyên tử để sản xuất máy tính với sức mạnh vượt xa công nghệ silicon hiện nay.

Đến nay, máy tính lượng tử vẫn chỉ là dự án trên giấy tờ và nhiều nhà khoa học nghi ngờ họ có thể tìm ra cách biến nó thành hiện thực. Tuy nhiên, những người tiên phong trong công nghệ này bắt đầu tin QC sẽ xuất hiện tại gia đình giống như PC chỉ trong chưa đầy 20 năm nữa.

"Cách đây vài năm, tôi nói điện toán lượng tử sẽ có rất ít cơ hội được ứng dụng cho những nhu cầu thường nhật", Giáo sư Anton Zeilinger, chuyên gia về lượng tử tại Đại học Vienna (Áo), cho hay. "Nhưng giờ tôi lạc quan hơn rất nhiều khi chứng kiến những bước tiến bất ngờ lớn trong lĩnh vực này và tôi tin QC sẽ sớm được sử dụng tương tự các hệ thống desktop hiện nay".

Trong thế giới lượng tử, một phân tử có thể ở hai vị trí hay hai trạng thái cùng lúc. PC truyền thống xử lý thông tin dưới dạng số nhị nguyên 0 và 1, và được ghi nhớ theo vị trí bật - tắt của các bộ chuyển mạch (switch) siêu nhỏ, hay các bit, trong bảng mạch.

Còn trong máy tính lượng tử, nguyên tử và hạ nguyên tử đóng vai trò như các switch để ghi nhớ và xử lý tác vụ. Mỗi switch này có thể đồng thời ở hai trạng thái "bật" và "tắt", nhờ đó các thành tố cơ bản "qubit" (quantum bit) có khả năng tham gia vào nhiều giai đoạn và không cần thực hiện từng bước một như máy tính thông thường. Các nhà nghiên cứu ước tính một QC đơn giản, chỉ với 30 qubit, cũng đạt tốc độ nhanh gấp 1.000 lần PC mạnh nhất hiện nay.

Ở tốc độ đó, thông tin không cần được xếp theo trật tự nhất định trong cơ sở dữ liệu nữa. "PC hoạt động giống như bạn tra cứu danh bạ điện thoại. Nếu biết tên người gọi, bạn sẽ dễ dàng tìm ra số liên lạc của họ. Ngược lại, nếu chỉ có số, bạn phải mò từng dòng để lần ra tên chủ sở hữu. Còn máy tính lượng tử sẽ duyệt qua các dữ liệu chưa được sắp xếp trong nháy mắt", Zeilinger so sánh.

Mới đây, các nhà khoa học đã tìm ra cách chia tách lượng tử thành hai giai đoạn (phase), theo đó, phương pháp xây dựng QC cũng hoàn toàn thay đổi. "Tôi từng dự đoán con người cần vài thập kỷ để hoàn thành một máy tính lượng tử, nhưng với kỹ thuật mới, thời gian sẽ được tính bằng năm", Giáo sư David Deutsch thuộc Đại học Oxford (Anh), nói.

Tuy nhiên, giới khoa học cũng bắt đầu lo lắng về vấn đề bảo mật trong kỷ nguyên điện toán lượng tử. Khả năng phân tích hàng loạt chuỗi lệnh phức tạp đồng bộ sẽ giúp hacker bẻ khóa được những hệ thống được mã hóa kiên cố.