Máy tính lượng tử đón bước ngoặt lịch sử: Chia tay "thí nghiệm vật lý", chuỗi cung ứng và sản xuất trở thành yếu tố quyết định thành công

Ngành công nghiệp máy tính lượng tử đang trải qua một sự chuyển đổi mô hình sâu sắc. Jefferies cho rằng, vấn đề cốt lõi của ngành đã chuyển từ "có thể chế tạo một qubit lượng tử tốt hay không" sang "liệu có thể sử dụng những qubit này để xây dựng một máy tính thực sự có thể sử dụng được hay không", sự chuyển dịch này đồng nghĩa với trọng tâm của lợi thế cạnh tranh đang dịch chuyển từ đổi mới vật lý đơn thuần sang kỹ thuật hệ thống, kiểm soát sản xuất và xây dựng hệ sinh thái toàn diện.

Theo Sàn giao dịch Chasing Wind, nhóm phân tích của Jefferies đã tham dự Hội nghị Thế giới Lượng tử (QWC) và xuất bản báo cáo cho biết, "bảng điểm" của ngành đang được viết lại: hiệu suất qubit logic, chi phí sửa lỗi, độ sâu mạch, độ trễ giải mã, kết nối mạng và tích hợp ở cấp độ hệ thống đã trở thành các chỉ tiêu cốt lõi để đánh giá tiến bộ. Đồng thời, Văn phòng Dự án Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang chủ trì việc xây dựng tiêu chuẩn đo lường thống nhất, vai trò của chính phủ chuyển từ là nhà cung cấp vốn sang nhà hoạch định quy tắc cho ngành.

Báo cáo cũng chỉ ra rằng, Đạo luật Tái ủy quyền Sáng kiến Quốc gia về Lượng tử (NQI Reauthorization Act) dự kiến sẽ sớm được thông qua, điều này sẽ là chất xúc tác tích cực đối với các doanh nghiệp đã có hợp đồng liên bang — bao gồm D-Wave Quantum (QBTS), Quantinuum (QNT) và Rigetti Computing (RGTI).

Sự thay đổi này có hàm ý rõ ràng và trực tiếp đối với các nhà đầu tư: Các công ty có thể tạo ra rào cản trong khả năng sản xuất lặp lại, độ bền của chuỗi cung ứng và năng lực tích hợp hệ thống sẽ chiếm ưu thế trong cuộc chạy đua thương mại hóa. Jefferies duy trì đánh giá tích cực chung đối với lĩnh vực lượng tử, cho rằng sự chuyển đổi của ngành sang các cột mốc định lượng, cấp hệ thống đang mang lại cho các nhà đầu tư một lộ trình thương mại hóa rõ ràng hơn.

Chính phủ tái định hình tiêu chuẩn ngành, vốn liên bang gắn với hiệu suất

Ngành lượng tử lâu nay thiếu một khuôn khổ đánh giá thống nhất, và hiện trạng này đang thay đổi.

Báo cáo Jefferies chỉ ra, máy tính cổ điển chỉ mắc một lỗi sau khoảng 10¹⁶ phép tính, còn mục tiêu hoàn toàn chịu lỗi trong lĩnh vực lượng tử hiện được định nghĩa ở cấp độ 10⁶, còn 10⁹ vẫn được xem là mức cao. Khoảng cách giữa "sự tồn tại của qubit logic" và "qubit logic vượt trội qubit vật lý" vẫn là thực trạng của ngành này.

Ý nghĩa của việc chính phủ can thiệp là phá vỡ thói quen tự công nhận thành tựu của các doanh nghiệp. Các dự án bên thứ ba hiện yêu cầu doanh nghiệp cung cấp dữ liệu về tỷ lệ lỗi logic, độ trung thực cổng, thao tác chịu lỗi, độ sâu mạch và khối lượng tải khoa học hiệu quả, khiến doanh nghiệp khó dựa vào các chỉ số tự chọn để lách qua. Mô hình cấp vốn cũng thay đổi theo — vốn đầu tư ban đầu dành cho xây dựng công cụ, phần còn lại phải đạt từng cột mốc R&D thì mới được giải ngân.

Điều đáng chú ý là, xác thực thương mại đang kéo ngược nhu cầu chính phủ chứ không còn theo chiều dẫn dắt truyền thống. Sắc lệnh hành pháp ban hành tháng 6 năm nay còn đưa những người mua trước đây chưa từng đánh giá công nghệ lượng tử vào thị trường. Đạo luật Tái ủy quyền Sáng kiến Quốc gia về Lượng tử còn yêu cầu xây dựng chiến lược hợp tác lượng tử quốc tế, đưa Bộ Ngoại giao vào Ủy ban liên cơ quan, và kéo dài quyền hạn đến năm 2034. Jefferies cho rằng, điều khoản chuỗi cung ứng trong luật này trực tiếp hỗ trợ cho chiến lược tích hợp theo chiều dọc của IonQ (IONQ) với SkyWater.

Kiến trúc phân tán trỗi dậy, mạng lượng tử từ lý thuyết thành hiện thực

Bài toán giới hạn mở rộng của bộ xử lý lượng tử đơn lẻ là chủ đề được tập trung thảo luận nhiều nhất tại QWC lần này.

Báo cáo Jefferies cho biết, khi những thách thức như độ phức tạp điều khiển, nhu cầu làm lạnh, đi dây, truyền laser, hiệu chỉnh, tỷ lệ thành phẩm, nhiễu xuyên và kích thước vật lý ngày càng rõ rệt, ngày càng nhiều doanh nghiệp cho rằng giải pháp cuối cùng sẽ bao gồm việc kết nối liên mạng giữa nhiều bộ xử lý — điều này giống với mô hình cụm xử lý trong máy tính cổ điển khi nhiều bộ xử lý kết nối qua mạng tốc độ cao.

Sự chuyển đổi kiến trúc này có ảnh hưởng lớn tới việc tái cấu trúc chuỗi giá trị. Máy đơn lẻ tập trung vào các thành phần như qubit lượng tử, hệ thống điều khiển, thiết bị làm lạnh và phần mềm; còn máy phân tán bổ sung tầng hạ tầng mới bao gồm bộ nhớ lượng tử, bộ chuyển đổi, kết nối quang tử, bộ chuyển mạch, phân phối rối, điều khiển mạng và biên dịch phân tán. Jefferies cho rằng, với đầu tư liên tục vào lĩnh vực kết nối mạng và quang tử, IONQ là bên hưởng lợi chính từ xu hướng này.

Đồng thời, kiến trúc không đồng nhất CPU+GPU+QPU đã được QWC xác nhận là trạng thái cuối cùng khả dĩ nhất. IONQ công bố hệ thống Superion 256 sẽ kết nối trực tiếp NVIDIA GB200 NVL72 qua NVQLink, và bộ công nghệ của QNT cũng bám sát mô hình này, cho phép code cổ điển và code lượng tử chạy đồng thời, phần cổ điển chạy trên GPU. Kiến trúc này giúp tích hợp điện toán lượng tử vào hệ sinh thái HPC và trung tâm dữ liệu hiện tại, thay vì bắt doanh nghiệp xây dựng mới từ đầu, qua đó giảm đáng kể rào cản thương mại hóa.

Sản xuất và chuỗi cung ứng vươn lên thành biến số cạnh tranh cốt lõi

Trọng tâm cạnh tranh trong điện toán lượng tử đang di chuyển từ phòng thí nghiệm ra nhà máy.

Theo nghiên cứu chuỗi cung ứng lượng tử toàn cầu của Jefferies với 160 doanh nghiệp, 90% doanh nghiệp phụ thuộc ít nhất một nhà cung cấp nước ngoài, 74% phục vụ khách hàng ngoài quốc gia. Khi sản lượng QPU mở rộng từ 5 máy lên 50 và đến hàng nghìn máy, năng lực sản xuất lặp lại, công nghệ đóng gói, khả năng tiếp cận linh kiện và độ ổn định của laser sẽ trở thành yếu tố khác biệt then chốt.

Nút thắt chuỗi cung ứng được chia thành hai loại: Một là các linh kiện chuyên dụng cho lượng tử, nguồn cung khan hiếm, một số phần thực tế chỉ có duy nhất một nguồn; hai là linh kiện điện tử tiêu chuẩn, chủ yếu vướng vào thời gian giao hàng. Sản lượng nội địa Hoa Kỳ về khoáng vật quan trọng như indi, gali đều thiếu hụt, còn cáp quang, thấu kính và vi quang học khiến các doanh nghiệp lượng tử phải cạnh tranh trực tiếp nguồn hàng với các hãng dịch vụ cloud quy mô siêu lớn. Báo cáo còn nhấn mạnh, nhân sự là nút thắt khó giải nhất của chuỗi cung ứng.

Về chiến lược ứng phó, Jefferies nhận định Quantinuum, IONQ và Rigetti Computing có lợi thế tương đối. Quantinuum xây dựng được lộ trình sản xuất hàng loạt đáng tin cậy nhờ quan hệ nhà cung cấp và sản xuất cấu trúc hợp tác lâu dài, không phải gánh nặng đầu tư tài sản cố định tự xây; IONQ mua lại SkyWater để thực hiện tích hợp dọc, chủ động kiểm soát lộ trình công nghệ và đẩy nhanh tốc độ lặp; Rigetti Computing cũng sở hữu nhà máy wafer riêng, hỗ trợ kiểm soát lộ trình và nhịp độ lặp.

Ngoài ra, Jefferies còn kỳ vọng lớn với cơ hội đầu tư vào tầng "hạ tầng" của lượng tử. Hạ tầng làm lạnh nhiệt độ thấp là chủ đề nổi bật của khu trưng bày QWC năm nay, báo cáo dự báo các tiến triển trong CMOS nhiệt độ thấp, I/O mật độ cao, đa kênh, đóng gói và kiểm thử tự động sẽ tạo cơ hội sinh lời đáng kể cho các nhà cung cấp thiết bị và bán dẫn truyền thống.

Tiến triển thương mại hóa được thể hiện tại QWC, và cũng cung cấp sự hỗ trợ giai đoạn cho câu chuyện dài hạn của ngành. Quantinuum công bố sẽ triển khai một hệ thống Superion 256 tại Đại học Quốc tế Florida (FIU), đây là minh chứng hiệu quả cho mô hình bán hệ thống tại chỗ. D-Wave Quantum (QBTS) thì công bố hợp tác với CGI, tích hợp hệ thống Advantage2 và solver hỗn hợp của mình vào danh mục sản phẩm của CGI. Jefferies nhấn mạnh, QBTS đã sở hữu ưu thế mà hầu hết nhà cung cấp mẫu cổng lượng tử khác chưa có — một hệ thống hoàn chỉnh khách hàng có thể sử dụng ngay cho tối ưu hóa một số tác vụ ngay hôm nay.