Theo Jensen Huang, hệ thống máy tính lượng tử hiện tại vẫn thiếu nhiều qubit – thành phần cơ bản để xử lý thông tin trong môi trường lượng tử. Cụ thể, ông cho rằng chúng ta cần đến 5 hoặc 6 mức độ qubit nữa để đạt được hiệu suất hoạt động như mong muốn. Vấn đề ở đây là số lượng qubit càng nhiều thì khả năng xảy ra lỗi càng ít, điều này dẫn đến việc máy tính lượng tử có thể hoạt động chính xác hơn.

Qubit, viết tắt của quantum bit, hoạt động khác biệt so với bit truyền thống trong máy tính. Qubit có khả năng mã hóa nhiều thông tin hơn cùng một lúc. Nhưng sự phức tạp nằm ở chỗ rằng qubit là các hạt lượng tử, mà chính các hạt này đôi khi không hoạt động đúng như mong đợi. Theo thống kê, mỗi một ngàn qubit sẽ có một vài qubit không hoạt động, làm sai lệch kết quả xử lý dữ liệu.

Trong quá khứ, máy tính truyền thống cũng gặp tình trạng tương tự. Máy tính ENIAC, ví dụ, sử dụng hơn 17.000 đèn chân không để đại diện cho các bit và thường gặp phải lỗi do hỏng hóc. Tuy nhiên, giải pháp cho vấn đề này khá đơn giản: chỉ cần thay thế đèn chân không bằng các bóng bán dẫn silicon đã được tối ưu hóa, có độ tin cậy cao hơn.

Đối với máy tính lượng tử, điều đó lại phức tạp hơn nhiều. Qubit là các hạt lượng tử và không thể thay thế bằng vật liệu khác. Google đã phát hiện rằng việc tạo nên mega qubit từ nhiều qubit vật lý có thể tạo ra hệ thống dự phòng. Mỗi khi một qubit vật lý gặp lỗi, sẽ có một qubit khác giữ cho quá trình tính toán tiếp tục diễn ra mà không bị gián đoạn. Điều này dẫn đến việc tăng cường khả năng chính xác trong kết quả tính toán.

Tuy nhiên, như đã đề cập, vì qubit thường xuyên gặp lỗi, mà để giải quyết các vấn đề thực tiễn bằng máy tính lượng tử, chúng ta vẫn cần rất nhiều qubit để đảm bảo rằng tỉ lệ chính xác đạt yêu cầu. Trong khi Jensen Huang tin rằng sẽ mất đến 20 năm mới có thể đạt được con số cần thiết này, Neven lại tin rằng đây có thể là hiện thực trong vòng 5 năm.

Vậy liệu Google có thông tin gì mà Nvidia chưa biết? Hay đây chỉ là cuộc cạnh tranh thân thiện giữa hai gã khổng lồ công nghệ? Hiện nay, không ai có thể đưa ra câu trả lời chắc chắn. Có thể Neven chỉ muốn làm tăng giá cổ phiếu của lĩnh vực máy tính lượng tử sau khi những bình luận của Huang đã gây ra thiệt hại khoảng 8 tỷ USD cho ngành này.

Khi khoảnh khắc bùng nổ đó xảy ra, Google tin rằng máy tính lượng tử có thể giúp cải tiến pin cho xe điện, phát triển thuốc mới, và không loại trừ khả năng tạo ra các nguồn năng lượng mới. Việc tuyên bố rằng các dự án này có thể có khả năng thành công trong thời gian ngắn chỉ khoảng 5 năm là điều gây tranh cãi, nhưng có lẽ chúng ta sẽ không phải chờ quá lâu để xem Neven đúng hay sai.

Karen Hovhannisyan, một nhà nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu, đã chia sẻ rằng nếu pin và thiết bị có thông tin tương quan về nhau, thì đôi khi thiết bị sẽ có thể nhận được nhiều hơn những gì pin đã cung cấp. Khái niệm này có thể mang lại những hiểu biết sâu sắc cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ pin lượng tử trong tương lai.

Những ứng dụng tiềm năng từ pin lượng tử rất lớn, đặc biệt trong các lĩnh vực cần hiệu suất năng lượng cao mà không cần phải tăng cường kích thước của pin, như trong cảm biến và máy tính lượng tử. Những thiết bị này thường yêu cầu nguồn năng lượng rất lớn để duy trì hoạt động và việc phát triển pin lượng tử với khả năng cung cấp năng lượng vượt trội có thể là chìa khóa cho sự tiến bộ trong công nghệ của chúng ta.

Cirq là công cụ mã nguồn mở để mọi người đều có thể tiếp cận và chỉnh sử phần mềm. Google cho biết sản phẩm này tương tự như công cụ TensorFlow sử dụng cho máy học.

Lập trình viên có thể sử dụng Cirq để viết các thuật toán lượng tử chạy trên thiết bị mô phỏng, trong khi mục tiêu chính của Google hướng đến những cỗ máy thực tiễn trong tương lai.

Một sản phẩm khác cũng được ra mắt là OpenFermion-Cirq, một toolkit sử dụng cho thuật toán mô phỏng phân tử và đặc tính của vật chất. Hóa học là một trong những ngành máy tính lượng tử có khả năng được áp dụng sớm nhất trong ngắn hạn.

Các đối tác của Google trong phát triển Cirq là Zapata Computing vốn tập trung vào các phần mềm trong hóa học và vật chất, hay Quantum Benchmark nổi bật với sản phẩm đánh giá hiệu quả của các phần cứng lượng tử trong nhiều ứng dụng.

Khái niệm máy tính lượng tử còn chưa phổ biến nhưng nó đang là cuộc đua ngầm của các hãng công nghệ. Ai cũng đang cố gắng tạo ra một cỗ máy tính lượng tử vượt trội so với máy tính thông thường. Họ cố gắng chứng minh máy tính lượng tử là tương lai của loài người.

Điểm đặc biệt của máy tính lượng tử là sức mạnh của máy tính lượng tử dựa trên thứ khoa học kì quái của cơ học lượng tử, có thể được sử dụng để xử lý các vấn đề phức tạp nhanh hơn các máy tính thông thường. Những con chip bên trong máy tính lượng tử chứa các bit lượng tử – quantum bit, quit – những hạt có thể tồn tại ở hai trạng thái 0 và 1, cho phép tăng sức mạnh tính toán lên nhiều lần.

Hồi năm 2007,  công ty D-Wave tại Canada đã công bố chiếc máy tính lượng tử đầu tiên có khả năng thương mại hóa đầu tiên mang tên D-Wave One. Theo mô tả từ D-Wave thì đây là cỗ máy tính lượng tử sử dụng tiến trình “phép tôi luyện lượng tử” với hệ thống 128 qubits. Số qubit này phân thành 16 ngăn, mỗi ngăn 8 qbits và được tạo ra bởi các vòng siêu dẫn.

Tính đến năm 2014 tính toán lượng tử vẫn ở giai đoạn sơ khai nhưng đã có nhiều thí nghiệm nhằm thực hiện các phép tính lượng tử trên một số nhỏ các qubit. Cả phương diện thực nghiệm và nghiên cứu lý thuyết đều đang được triển khai, và chính phủ cũng như quân đội nhiều nước đã hỗ trợ cho các hoạt động nghiên cứu máy tính lượng tử ở cả mục đích dân sự và an ninh, như phân tích mã (cryptanalysis).

D-Wave có rất ít các khách hàng do tính rủi ro của dự án và cái giá quá đắt: từ 10 đến 15 triệu đô la. Chủ yếu chỉ có những tổ chức chính phủ, quốc phòng,… nhằm tiến hành thực nghiệm lẫn nghiên cứu lý thuyết. Theo báo cáo thì gần đây Google cũng đã bắt tay với NASA nhằm thực hiện nghiên cứu điện toán lượng tử bằng cỗ máy D-Wave.

Hồi đầu tháng 12/2017, Microsoft phát hành bản thử nghiệm đầu tiên của Quantum Development Kit, một công cụ cho phép các lập trình viên viết ra những phần mềm chạy trên máy tính lượng tử (quantum computer). Cùng với đó, hãng cũng giới thiệu ngôn ngữ lập trình Q#, một bộ mô phỏng lại máy tính lượng tử và nhiều tài liệu khác.

Microsoft là một trong số ít hãng phát hành bộ SDK dành cho máy tính lượng tử, vốn cũng còn quá mới mẻ và chưa có nhiều sản phẩm thương mại ngoại trừ những cỗ máy lớn dùng trong các phòng thí nghiệm.

Cuộc đua tới ngôi vương lượng tử vẫn còn dài, các công ty có thể đối đầu nhau để ganh đua trong cuộc thi này nhưng suy cho cùng, những người hưởng lợi vẫn sẽ là chúng ta. Khi mà máy tính đủ mạnh mẽ để giải quyết những vấn đề hóc búa, tầm hiểu biết của con người sẽ vươn tới những tầm cao ta chưa từng nghĩ tới. Tuy nhiên cho dù máy tính lượng tử trong tương lai sẽ biến đổi như thế nào cũng đừng mong đợi sở hữu một sản phẩm cho riêng mình. Đây sẽ là một thiết bị chuyên dụng nhằm giải quyết các vấn đề vô cùng phức tạp và quan trọng của loài người hơn là thực hiện những việc giống như máy tính truyền thống, laptop hay iPhone. Máy tính lượng tử không phải là thứ đặt trên bàn làm việc ở mỗi gia đình trong tương lai.