Máy tính cổ điển (Classical Computer) hay là chiếc máy tính mà chúng ta vẫn đang dùng hằng ngày. Chúng ta sẽ thường xuyên đưa vào nó những dữ liệu với ngôn ngữ của con người là các chữ, số, hình vẽ… Nhưng với máy tính những dữ liệu đó khi đưa vào sẽ được hiểu theo theo ngôn ngữ máy, ngôn ngữ đó được diễn tả với các số theo hệ nhị phân (hệ thống đếm dựa trên các số 0 và 1). Thế nên, với một ngôn ngữ chỉ chứa 0 và 1 thì máy tính chỉ thực hiện được khi có các lập trình cụ thể và tính toán chính xác theo những chỉ dẫn đó. Máy tính lượng tử (Quantum Computing) không hoạt động theo ngôn ngữ máy tính thông thường, nghĩa là nó không chỉ dùng hệ đếm thập phân 0 và 1 để thực hiện tác vụ. Chiếc máy này hoạt động dựa trên các hiệu ứng của cơ học lượng tử, đó là lý do nó được gọi thêm 2 từ lượng tử. Trong cơ học lượng tử, có 2 trạng thái quan trọng được ứng dụng để thực hiện các phép tính là sự chồng chập và vướng víu của lượng tử.
Ngoài việc khác nhau về cách vận hành thì máy tính lượng tử còn khác về cả ngoại hình. Nếu bạn từng xem phim Ant-man and Wasp (2018), bạn sẽ thấy đường hầm lượng tử có hình dạng bên ngoài là một chiếc xe cùng một cái vòng xoáy bên trong, vậy còn ngoài đời thật nó sẽ như thế nào? Để nói sơ qua về nó thì phần bên ngoài của máy tính lượng tử có hình dạng giống như một cây đèn chùm khổng lồ. Các chuyên gia thì lại gọi cùng một cái tên là kiến trúc đèn chùm. Cấu trúc máy tính lượng tử dựa trên máy tính nhưng nó sẽ khác về khả năng di chuyển của các Qubit. Máy tính lượng tử sẽ bao gồm một nhân trung tâm là một siêu chip lượng tử, xung quanh siêu chip này sẽ đặt các Qubit và sắp xếp theo dạng một bàn cờ. Nhiệm vụ của máy tính lượng tử là thực hiện các tác vụ phức tạp có chứa những biến đỗi ngẫu nhiên nên việc thiết kế các Qubit cũng rất đặc biệt. Các Qubit phải đáp ứng được khả năng di chuyển tự do trên mạch dưới dạng một bàn cờ.
Google, Microsoft, IBM và những công ty công nghệ khác đã đầu tư nhiều nguồn lực vào lĩnh vực này trong cuộc đua trở thành người đầu tiên đưa năng lực tính toán lượng tử vào thị trường đại chúng. Cuộc chạy đua xây dựng các máy tính lượng tử chẳng khác nào một cuộc “chạy đua vũ trang”, bất kì ai hay quốc gia nào tạo ra được máy tính lượng tử, đều có thể nắm bắt rất nhiều lợi thế. Mình nghĩ điều đó rất đáng để suy nghĩ, vì ngay cả việc biết trước tương lai của ngày mai đã là một bước đi vĩ đại rồi. Theo Valuenex, Trung Quốc đang nắm giữ hơn 3.000 bằng sáng chế liên quan đến công nghệ lượng tử, nhiều gấp đôi so với Mỹ và gấp 3 lần Nhật. Boston Consulting Group dự báo vào 7/2021, công nghệ này có thể tạo ra giá trị tương đương 10 tỉ USD hằng năm vào năm 2030 và tăng lên mức 850 tỉ USD vào khoảng năm 2040.
Có khá nhiều ứng dụng được mọi người nghĩ ra để thể đưa máy tính lượng tử vào đại chúng. Và tất nhiên, đa số chúng đều rất vĩ mô như việc hỗ trợ dự báo thời tiết, dự báo thị trường, phân tích quỹ đạo của tàu vũ trụ,… Vào năm 2015, các nhà nghiên cứu tại Viện Ung thư Roswell Park đã đưa ra một kỹ thuật giúp cho việc tối ưu hóa xạ trị nhanh hơn từ 3 – 4 lần nhờ vào máy tính lượng tử. Kỹ thuật này giúp cho việc chuẩn đoán chính xác hơn so với những máy tính cơ bản đang được dùng như hiện nay. Ngoài ra, bởi khả năng tính toán siêu việt có phần bá đạo mà máy tính lượng tử có thể phá được cả các hệ thống mật mã như RSA hay DSA, đây đều là những mật mã hóa khóa công khai, dùng cho việc tạo ra các chữ ký số được mã hóa, độ dài của các khóa này thường rất lớn nên việc tự mò mẫm và đưa ra mật mã được mã hóa dường như là không thể. Việc đi lại hằng ngày sẽ thuận tiện hơn khi mà mỗi lúc bạn muốn đi đâu đó bạn có thể được nó dự đoán và đưa ra một lối đi không chỉ nhanh nhất, giúp bạn tránh được những đoạn đường kẹt xe đến hàng giờ, mà còn dự báo được thời tiết của nơi bạn sắp tới và nơi sẽ đi qua. Thậm chí nếu chúng ta đủ khả năng nắm giữ máy tính lượng tử thì nó có thể điều tiết luồn giao thông thay con người, mọi thứ sẽ được tính toán ngay lập tức và đề xuất các tuyến đường thay thế tốt hơn. Rất nhiều ứng dụng tương lại được nghĩ ra và nó khả thi về mặt lý thuyết, nhưng để có thể biến lý thuyết trở thành thực tế là cả một đoạn đường dài, mình cũng hi vọng một ngày nào đó máy tính lượng tử có thể hỗ trợ y học và phát triển khả năng chữa bệnh nhiều hơn, đến ngày đó chúng ta có thể không còn bị ám ảnh bởi căn bệnh ung thư nữa.