Trong cuộc đua công nghệ toàn cầu, Trung Quốc vừa công bố một thành tựu đáng kể với chip quang tử mới, được cho là có khả năng đẩy nhanh các phép tính phức tạp lên gấp 1000 lần so với các bộ xử lý đồ họa hàng đầu. Sự kiện này không chỉ khẳng định tham vọng dẫn đầu trong lĩnh vực điện toán thế hệ mới mà còn phản ánh chiến lược quốc gia nhằm kiểm soát các công nghệ cốt lõi như trung tâm dữ liệu, trí tuệ nhân tạo và nghiên cứu lượng tử. Được phát triển bởi Viện CHIPX và startup Turing Quantum, chip này đã nhận giải thưởng tại Hội nghị Internet Thế giới Wuzhen 2025, thu hút sự quan tâm từ giới chuyên gia. Theo các nguồn quốc tế, điện toán quang tử đang trở thành cầu nối quan trọng giữa máy tính cổ điển và lượng tử, hứa hẹn giải quyết nút thắt về năng lượng và tốc độ trong kỷ nguyên AI bùng nổ. Với nhu cầu tính toán ngày càng lớn, bước tiến này có thể thay đổi cục diện cạnh tranh công nghệ.

Điện toán quang tử đại diện cho một bước ngoặt trong công nghệ tính toán, khác biệt hoàn toàn với chip điện tử truyền thống sử dụng electron. Thay vào đó, nó khai thác photon – các hạt ánh sáng – để xử lý dữ liệu, mang lại tốc độ truyền tải cao hơn, dung lượng lớn và tiêu thụ năng lượng thấp. Đặc tính này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng đòi hỏi băng thông rộng, như trung tâm dữ liệu hiện đại đang đối mặt với giới hạn vật lý của kiến trúc điện tử. Theo các nghiên cứu từ MIT, photonic computing có thể giảm tiêu thụ năng lượng xuống 10 lần so với silicon-based systems, đồng thời tăng tốc độ cho các tác vụ AI và mô phỏng khoa học. Chip mới của Trung Quốc, dựa trên nền tảng lithium niobate màng mỏng (TFLN), tích hợp hơn 1000 linh kiện quang học trên wafer 6 inch, đạt mức độ dày đặc hàng đầu thế giới. Vật liệu này nổi bật nhờ khả năng điều biến ánh sáng hiệu quả với suy hao thấp, cho phép xử lý nhiều kênh dữ liệu song song.

Quy trình phát triển của dự án thể hiện sự đổi mới lớn. CHIPX, liên kết với Đại học Giao thông Thượng Hải, đã làm chủ toàn bộ chuỗi sản xuất từ thiết kế đến kiểm thử, rút ngắn chu kỳ từ 6 tháng xuống chỉ 2 tuần. Điều này nhờ khả năng lặp lại nhanh chóng, quan trọng trong quang tử nơi thay đổi nhỏ về hình học có thể ảnh hưởng lớn đến lan truyền ánh sáng. Dây chuyền sản xuất thử nghiệm tại Vô Tích có công suất 12.000 wafer/năm, mỗi wafer cho ra khoảng 350 chip – con số khiêm tốn so với bán dẫn truyền thống nhưng là bước tiến công nghiệp đáng kể cho TFLN. Kiến trúc chip linh hoạt, có thể mở rộng để hỗ trợ hàng triệu qubit quang học, dù hiện tại vẫn tập trung vào các bài toán chuyên biệt thay vì đa dụng.

Ứng dụng thực tế của chip đang được thử nghiệm trong nhiều lĩnh vực. Trong hàng không vũ trụ, nó hỗ trợ mô phỏng phức tạp, giảm thời gian phân tích. Trong y sinh, chip giúp mô hình hóa protein và phát triển thuốc nhanh hơn. Còn trong tài chính, nó tối ưu hóa phân tích rủi ro qua mô phỏng Monte Carlo. Các nguồn từ The Quantum Insider cho biết chip đã được triển khai trong trung tâm dữ liệu AI. So với GPU Nvidia, nó nhanh hơn 1000 lần ở một số nhiệm vụ, nhưng không phải so sánh trực tiếp mà tập trung vào xử lý song song quang học. Hơn nữa, chip mở đường cho kiến trúc lai kết hợp cổ điển, quang tử và lượng tử, giải quyết vấn đề mà máy tính truyền thống gặp khó khăn.

Cuộc đua toàn cầu ngày càng gay gắt. Mỹ dẫn đầu nghiên cứu với PsiQuantum sử dụng wafer 300mm cho silicon photonics, và Lightmatter phát triển photonic AI processors. Châu Âu đầu tư lớn vào quantum photonics qua các chương trình EU, nhưng đang tụt hậu về vốn tư nhân so với Mỹ (50%) và Trung Quốc (40%). Trung Quốc, với mô hình khép kín, đang xây dựng lợi thế riêng, dù Mỹ vẫn dẫn về sáng tạo. Photonic Inc. tiến bộ với DARPA's Quantum Benchmarking Initiative, nhằm xây dựng máy tính lượng tử nhanh hơn dự đoán.

Thách thức vẫn còn: ổn định dài hạn, sai số trong môi trường thực, nhạy cảm với nhiệt độ và sai lệch nano. Sản xuất đại trà đòi hỏi độ chính xác cao, và chip chưa thay thế hoàn toàn hệ thống cổ điển.

Chip quang tử mới của Trung Quốc đánh dấu bước tiến chiến lược trong điện toán thế hệ mới, góp phần vào chuyển tiếp sang kỷ nguyên lượng tử. Với khả năng tăng tốc và tiết kiệm năng lượng, nó hứa hẹn cách mạng hóa AI, khoa học và kinh tế. Tuy nhiên, cần vượt qua thách thức kỹ thuật để triển khai rộng rãi. Trong bối cảnh cạnh tranh toàn cầu, dự án này nhấn mạnh vai trò của đổi mới quốc gia, thúc đẩy hợp tác để đảm bảo lợi ích chung cho nhân loại.

P.A.T (NASTIS)

Tài liệu tham khảo

1. South China Morning Post. "Quantum chip gives China's AI data centres '1000-fold' speed boost." https://www.scmp.com/news/china/science/article/3332604/quantum-chip-gives-chinas-ai-data-centres-1000-fold-speed-boost-award-winning-team. Truy cập ngày 24/12/2025.
2. The Quantum Insider. "China's New Photonic Quantum Chip for Complex Tasks." https://thequantuminsider.com/2025/11/15/chinas-new-photonic-quantum-chip-promises-1000-fold-gains-for-complex-computing-tasks/. Truy cập ngày 24/12/2025.
3. Electronics Weekly. "PIC 1,000-times faster than Nvidia GPUs." https://www.electronicsweekly.com/news/business/pic-1000x-faster-than-nvidia-gpus-2025-11/. Truy cập ngày 24/12/2025.
4. World Economic Forum. "How photonic computing can move from promise to commercialization." https://www.weforum.org/stories/2025/08/photonic-computing-promise-commercialization/. Truy cập ngày 24/12/2025.