Tại sao tính toán lượng tử rất khó hiểu?

Có thể bạn đã nghe điều này: Máy tính lượng tử, là những cỗ máy diệu kỳ sẽ sớm chữa khỏi bệnh ung thư và giải quyết sự nóng lên toàn cầu bằng cách giải đáp mọi vấn đề có thể có, kể cả trong các vũ trụ song song. Trong 15 năm qua, tôi luôn cực lực phản đối cách nhìn biếm họa này, và cố gắng giải thích những điều đó chỉ là sự giả dối mỉa mai, chứ không phải là sự thật hấp dẫn. Tôi lên tiếng về vấn đề này như một nghĩa vụ đạo đức vì tôi là nhà nghiên cứu máy tính lượng tử. Nhưng than ôi, việc này cũng giống như việc làm của Sisyphean trong thần thoại Hy Lạp: Sự cường điệu quá đáng về máy tính lượng tử càng gia tăng trong những năm gần đây, khi các tập đoàn và các chính phủ đầu tư hàng tỷ USD, và khi công nghệ này đã phát triển các thiết bị 50-qubit có thể lập trình được (theo một số tiêu chuẩn nhất định) thực sự có thể giúp các siêu máy tính lớn nhất thế giới kiếm tiền. Và cũng giống như tình trạng của tiền điện tử, học máy và các lĩnh vực công nghệ thời thượng khác, tiền đã đến với những kẻ trục lợi.

Tuy nhiên, ở một khoảnh khắc trầm tư, tôi đã hiểu ra vấn đề. Thực tế là, ngay cả khi ta bỏ qua mọi động lực xấu xa và lòng tham trục lợi, tính toán lượng tử vẫn rất khó có thể giải thích một cách ngắn gọn, trung thực mà không dùng tới toán học. Như nhà tiên phong về tính toán lượng tử Richard Feynman từng nói về công trình điện động lực học lượng tử giúp ông đoạt giải Nobel Vật lý năm 1965: nếu có thể mô tả trong một vài câu sơ sài, có lẽ nó đã không xứng đáng thắng giải Nobel.

Điều đó không phải để ngăn người ta ngừng cố gắng. Kể từ năm 1994, khi Peter Shor phát hiện một máy tính lượng tử có thể bẻ gãy hầu hết các mã khóa bảo mật trên internet, sự hào hứng về công nghệ này không chỉ bị thôi thúc bởi sự tò mò trí tuệ. Thực tế, những phát triển trong lĩnh vực này thường được đề cập đến như những câu chuyện kinh doanh hoặc công nghệ nhiều hơn là về khoa học.

Thật tốt khi một phóng viên mảng kinh tế hoặc công nghệ thành thật nói với độc giả: “Này, hãy nhìn xem, có tất cả những thứ cao siêu về lượng tử này, nhưng tất cả những gì bạn cần hiểu mới là điểm mấu chốt: Các nhà vật lý đang trên đường chế tạo ra những chiếc máy tính nhanh hơn, và sẽ cách mạng hóa mọi thứ!”.

Vấn đề là máy tính lượng tử không cách mạng hóa mọi thứ.