Singapore thử nghiệm điện toán lượng tử cho lập kế hoạch nhiệm vụ và hậu cần

Các kỹ sư DIS và DSTA dự kiến làm việc trực tiếp với chuyên gia IBM để xây dựng và đánh giá những phương pháp tối ưu hóa lượng tử trên một bài toán lập kế hoạch nhiệm vụ mang tính đại diện. Quá trình thực hành này có ý nghĩa không kém kết quả của từng thuật toán, bởi Singapore muốn hình thành năng lực nội địa và hiểu cách kiểm chứng công nghệ trong các tình huống thực tế.

Vì sao các bài toán hậu cần hấp dẫn điện toán lượng tử?

Các bài toán định tuyến và lập lịch thường trở nên khó xử lý khi số lượng phương tiện, điểm đến, thời hạn và điều kiện ràng buộc tăng lên. Mỗi lựa chọn mới lại tạo ra nhiều tổ hợp khác nhau. Mục tiêu không chỉ là tìm một kế hoạch có thể thực hiện, mà còn phải tìm phương án tốt, đồng thời cân bằng tốc độ, mức tiêu thụ nhiên liệu, sức chở và nguy cơ bị phát hiện hoặc tấn công.

Singapore đang nghiên cứu tối ưu hóa lượng tử vì một số thuật toán lượng tử trong tương lai có thể hỗ trợ các bài toán tổ hợp phức tạp như vậy. Đây cũng là lý do công nghệ này thu hút sự quan tâm trong các lĩnh vực như mô hình hóa rủi ro tài chính, định giá sản phẩm phái sinh và những quy trình cần tối ưu hóa ở quy mô lớn.

Dù vậy, điện toán lượng tử không đồng nghĩa với việc một cỗ máy sẽ tự động thử mọi tuyến đường rồi trả về đáp án hoàn hảo. Phần cứng hiện nay còn hạn chế, và mọi tuyên bố về lợi thế lượng tử đều cần được kiểm chứng bằng các phép thử có thể lặp lại, sử dụng những bộ tối ưu hóa cổ điển mạnh làm đối chứng.

Trong tương lai gần, mô hình thực tế hơn có thể là sự phối hợp giữa máy tính cổ điển và bộ xử lý lượng tử, thay vì thay thế hoàn toàn các hệ thống hiện hữu. Câu hỏi quan trọng là liệu mô hình lượng tử hoặc kết hợp lượng tử–cổ điển có tạo ra lời giải đủ tốt, nhanh, ổn định và an toàn cho một bài toán quốc phòng thực tế hay không.

Đào tạo nhân lực cũng là mục tiêu chính

Hợp tác với IBM cho phép các kỹ sư quốc phòng Singapore tiếp cận tài nguyên lượng tử và nhận hỗ trợ từ các chuyên gia trong lĩnh vực này. Họ đồng thời phải học cách chuyển một bài toán ngoài đời thực thành dạng dữ liệu và thuật toán có thể chạy trên phần cứng lượng tử. Năng lực về phần mềm, dữ liệu và đánh giá kết quả có thể trở nên quan trọng nếu công nghệ tiến bộ trong những năm tới.

Singapore cũng phát triển năng lực lượng tử ngoài lĩnh vực quốc phòng. Các nhà nghiên cứu và đối tác doanh nghiệp đang xem xét ứng dụng trong hậu cần cảng biển và ngân hàng, gồm quyết định xếp container, phát hiện gian lận, bảo mật dữ liệu và định giá sản phẩm phái sinh. Đây vẫn là các hướng nghiên cứu hoặc thử nghiệm, chưa phải bằng chứng cho thấy máy tính lượng tử đã thay thế phương pháp cổ điển tại Singapore.

Điện toán lượng tử vừa là cơ hội, vừa là rủi ro an ninh

Công nghệ này còn đặt ra một vấn đề an ninh quốc gia khác: một máy tính lượng tử đủ mạnh trong tương lai có thể đe dọa một số hệ thống mật mã khóa công khai đang được sử dụng để bảo vệ dữ liệu và thông tin liên lạc. Vì vậy, việc chuẩn bị phải bắt đầu trước khi các máy tính lượng tử quy mô lớn xuất hiện.

Cơ quan quản lý tài chính Singapore cho biết muốn các tổ chức tài chính đạt khả năng chống chịu trước rủi ro lượng tử trước khi thập niên này kết thúc. Định hướng đó cho thấy quá trình chuyển sang các cơ chế bảo mật kháng lượng tử cần được lên kế hoạch sớm, bởi dữ liệu được mã hóa hôm nay có thể vẫn cần được bảo vệ trong nhiều năm tới.

Thước đo tiếp theo sẽ là gì?

Một màn trình diễn với bài toán tối ưu hóa nhỏ chưa đủ để chứng minh giá trị quân sự của điện toán lượng tử. Cột mốc đáng chú ý hơn sẽ là bằng chứng cho thấy một phương pháp lượng tử hoặc kết hợp có thể xử lý bài toán lập kế hoạch thực tế với chất lượng, tốc độ, độ tin cậy và mức độ an toàn hữu ích—đồng thời vượt qua lựa chọn cổ điển tốt nhất trong cùng điều kiện thử nghiệm.

Với Singapore, giá trị trước mắt của dự án SAF–DSTA–IBM nằm ở việc thử nghiệm có kỷ luật. Nước này đang xác định những bài toán quốc phòng có thể phù hợp với phương pháp lượng tử, đánh giá chúng khi công nghệ còn non trẻ và đào tạo đội ngũ có khả năng phân biệt giữa tiềm năng trên lý thuyết với lợi thế đã được chứng minh. Hiệu quả dài hạn vẫn chưa chắc chắn, nhưng cách tiếp cận này giúp Singapore chuẩn bị trước mà không tuyên bố rằng lợi thế lượng tử đã xuất hiện.