Cisco đang thúc đẩy phát triển mạng lượng tử và điện toán lượng tử thực tế

Cisco đã từng đóng vai trò nền tảng và then chốt trong việc phát triển và mở rộng mạng Internet truyền thống mà chúng ta đang sử dụng hiện nay, từ việc cung cấp thiết bị mạng (Switch Cisco, Router, Wifi, Firewall,..vv), giao thức định tuyến, đến các giải pháp quản lý và bảo mật mạng. Hiện nay công ty hiện đang phát triển công nghệ mạng lượng tử để hình thành nền tảng cho Internet lượng tử, giúp đưa điện toán lượng tử từ viễn cảnh hàng thập kỷ trở thành hiện thực trong vòng 5 - 10 năm tới.

Dù việc ứng dụng máy tính lượng tử vào thực tế có thể còn cách hàng chục năm nữa, nhưng các “ông lớn” công nghệ đang tiến rất nhanh. Cisco vừa công bố một bước tiến quan trọng: giới thiệu “chip kết nối mạng lượng tử” (Quantum Network Entanglement Chip).

Hiểu một cách đơn giản, Con chip này cho phép các máy tính lượng tử kết nối với nhau thành mạng, tương tự như cách các máy tính truyền thống kết nối qua Internet. Điểm đặc biệt là Cisco không tập trung vào việc chế tạo máy tính lượng tử, mà tập trung xây dựng hạ tầng mạng giúp công nghệ này mở rộng và vận hành hiệu quả.

Cisco đã công bố hai cột mốc quan trọng phát triển mạng lượng tử

Chip kết nối mạng lượng tử (Quantum Network Entanglement Chip)

Một trong những đột phá quan trọng mà Cisco vừa công bố là Chip Liên kết Lượng tử (Quantum Network Entanglement Chip) – một nguyên mẫu chip nghiên cứu được phát triển trong khuôn khổ hợp tác với Đại học California tại Santa Barbara. Đây là thành phần cốt lõi trong tầm nhìn của Cisco về việc xây dựng hạ tầng mạng lượng tử, kết nối các bộ xử lý lượng tử lại với nhau tương tự như cách mạng Internet đã kết nối các máy tính truyền thống.

Điểm nổi bật của con chip này nằm ở khả năng tạo ra các cặp photon vướng víu (entangled photons) – một hiện tượng cơ bản trong cơ học lượng tử cho phép hai hạt ánh sáng duy trì mối liên kết tức thời, bất chấp khoảng cách. Điều này là nền tảng cho các kết nối "tức thời" giữa các bộ xử lý lượng tử thông qua hiện tượng được Einstein mô tả là “hành động ma quái từ xa”.

Với thiết kế tiên tiến, chip liên kết lượng tử của Cisco hoạt động ở bước sóng viễn thông tiêu chuẩn, cho phép tận dụng hạ tầng cáp quang hiện có để triển khai mạng lượng tử mà không cần xây dựng lại toàn bộ hệ thống truyền dẫn. Không những thế, chip còn được tích hợp dưới dạng Photonic Integrated Chip (PIC) nhỏ gọn, hoạt động ổn định ở nhiệt độ phòng, giúp việc triển khai ở quy mô lớn trở nên khả thi và tiết kiệm chi phí.

Bên cạnh đó, Cisco còn chú trọng đến yếu tố năng lượng – một điểm nghẽn lớn trong các hệ thống tính toán hiện đại. Con chip này chỉ tiêu thụ dưới 1mW điện năng, mang lại hiệu quả cao trong các trung tâm dữ liệu lượng tử tương lai. Về hiệu suất, nó có khả năng tạo ra tới 200 triệu cặp photon vướng víu mỗi giây, với độ chính xác cao, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của những ứng dụng điện toán lượng tử phức tạp.

Thông qua chip liên kết lượng tử, Cisco đang đặt nền móng cho một mạng lượng tử phân tán, nơi các máy tính lượng tử có thể phối hợp tính toán như một hệ thống hợp nhất – mở ra tiềm năng ứng dụng mạnh mẽ trong các lĩnh vực như khoa học vật liệu, dược phẩm, tối ưu hóa logistics và bảo mật viễn thông thế hệ mới.

Cisco Quantum Labs, cái nôi của hạ tầng mạng lượng tử tương lai

Bên cạnh việc phát triển phần cứng tiên tiến, Cisco còn đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu dài hạn thông qua việc thành lập Cisco Quantum Labs – một phòng thí nghiệm chuyên biệt đặt tại Santa Monica, California. Đây là nơi quy tụ các nhà khoa học và kỹ sư lượng tử hàng đầu, với sứ mệnh xây dựng toàn bộ hệ sinh thái mạng lượng tử (quantum networking stack), từ lý thuyết đến triển khai thực tế.

Tại Cisco Quantum Labs, các nhóm nghiên cứu đang phát triển hàng loạt thành phần cốt lõi cho mạng lượng tử, bao gồm:

• Giao thức phân phối vướng víu (Entanglement Distribution Protocols) giúp duy trì và mở rộng kết nối lượng tử giữa các nút xử lý.
• Trình biên dịch cho điện toán lượng tử phân tán, cho phép lập trình và phối hợp giữa nhiều bộ xử lý lượng tử trong môi trường mạng.
• Bộ công cụ phát triển mạng lượng tử – Quantum Network Development Kit (QNDK), hỗ trợ lập trình và mô phỏng các ứng dụng mạng lượng tử.
• Trình tạo số ngẫu nhiên lượng tử – Quantum Random Number Generator (QRNG), sử dụng nhiễu chân không lượng tử để tạo ra chuỗi số ngẫu nhiên với độ tin cậy cao, ứng dụng trong bảo mật và mã hóa.

Cisco Quantum Labs không chỉ đóng vai trò là trung tâm nghiên cứu, mà còn là nơi chuyển giao các công nghệ mạng lượng tử từ mô hình lý thuyết sang các nguyên mẫu có khả năng triển khai thực tế. Đây là bước đi chiến lược nhằm đẩy nhanh tiến trình thương mại hóa mạng lượng tử – từ tầm nhìn dài hạn đến giải pháp hiện hữu cho cả hệ thống lượng tử lẫn các ứng dụng tăng cường trên nền tảng mạng truyền thống.

Tầm nhìn nền tảng và khả năng tích hợp – Chiến lược trung lập công nghệ của Cisco

Khác với nhiều công ty chỉ tập trung vào một hướng công nghệ lượng tử nhất định, Cisco chọn cách đi riêng: phát triển song song cả phần cứng lẫn phần mềm, từ chip hạ tầng cho đến toàn bộ ngăn xếp mạng lượng tử. Cách tiếp cận này giúp Cisco có cái nhìn sâu sắc về cách các thành phần tương tác với nhau, đảm bảo tối ưu hiệu năng và khả năng mở rộng của toàn hệ thống.

Điểm đặc biệt trong chiến lược của Cisco là: bắt tay vào xây dựng hệ sinh thái mạng lượng tử từ sớm, ngay cả khi nhu cầu quy mô lớn về lượng tử vẫn còn cách chúng ta vài năm. Cisco tin rằng hạ tầng phải sẵn sàng trước khi công nghệ chính thức bùng nổ – giống như cách Internet cần cáp quang và giao thức trước khi có mạng xã hội hay AI.

Quan trọng hơn, Cisco không phụ thuộc vào bất kỳ công nghệ lượng tử cụ thể nào. Dù đó là máy tính lượng tử siêu dẫn, bẫy ion, hay nguyên tử trung hòa, hạ tầng mạng mà Cisco xây dựng đều có thể tích hợp và hỗ trợ. Điều này mang lại một lợi thế vượt trội: không cần đặt cược vào “người chiến thắng cuối cùng” trong cuộc đua công nghệ lượng tử – thay vào đó, Cisco tập trung xây dựng lớp nền trung lập, đóng vai trò như hệ điều hành mạng cho toàn bộ hệ sinh thái lượng tử.

Dù nhiều chuyên gia cho rằng điện toán lượng tử phải mất 20 năm nữa mới trở thành hiện thực, ông Vijoy Pandey – Phó Chủ tịch cấp cao của Cisco – cho rằng đột phá của Cisco có thể rút ngắn mốc thời gian này từ 5 đến 10 năm.

Giống như cách ChatGPT tạo ra bước ngoặt cho trí tuệ nhân tạo, thế giới lượng tử cũng sẽ có khoảnh khắc bùng nổ của riêng mình – và Cisco đang đặt nền móng cho thời khắc ấy.

Tầm nhìn này phản ánh rõ nét thế mạnh lịch sử của Cisco trong lĩnh vực mạng: trở thành bệ phóng kết nối toàn cầu, không phân biệt nền tảng, không giới hạn công nghệ – chỉ cần có nhu cầu mở rộng và kết nối, Cisco sẽ là cầu nối đáng tin cậy.

Kết luận

Cisco đang dẫn đầu một bước ngoặt trong lĩnh vực mạng lượng tử – từ việc phát triển chip liên kết lượng tử (entanglement chip) tiên tiến, đến thành lập phòng thí nghiệm chuyên sâu Cisco Quantum Labs, và xây dựng hệ sinh thái phần mềm hỗ trợ toàn diện. Không đơn thuần là nghiên cứu, mục tiêu của Cisco là biến điện toán lượng tử từ lý thuyết thành ứng dụng thực tế, mở đường cho các trung tâm dữ liệu lượng tử phân tán trong tương lai gần.

Reza Nejabati, giám đốc nghiên cứu lượng tử và phòng thí nghiệm lượng tử tại Outshift của Cisco, cho biết việc chế tạo con chip kết nối mạng lượng tử này mất khoảng ba đến bốn năm và hiện Cisco đang tìm cách đưa nó vào sản xuất.

Quan trọng hơn, những đột phá này không chỉ phục vụ cho thế giới lượng tử. Với những nguyên lý như bảo mật không thể nghe lén, đồng bộ thời gian siêu chính xác, hay xác thực vị trí an toàn, mạng lượng tử của Cisco hứa hẹn mang lại giá trị thiết thực ngay trong hệ thống truyền thông cổ điển hiện nay.

Với chiến lược trung lập công nghệ và năng lực toàn diện từ phần cứng đến phần mềm, Cisco đang từng bước xây dựng nền tảng mạng của kỷ nguyên lượng tử – một hạ tầng mở, linh hoạt và sẵn sàng cho mọi công nghệ tiên phong.