Tìm hiểu về máy tính tương lai theo quan điểm của các nhà sản xuất lớn

lOMoARcPSD|9234052

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÀI TẬP NHĨM 5

TÌM HIỂU VỀ MÁY TÍNH TƯƠNG LAI THEO QUAN ĐIỂM CỦA
CÁC NHÀ SẢN XUẤT LỚN

Giảng viên: Cấn Thị Phượng
Môn học: Kiến Trúc Máy Tính
64.CNTT-4
Nhóm học phần:
Sinh viên thực hiện: Phạm Tuấn Kiệt – 64131060 (NT)
Trịnh Ngọc Tuấn – 64132848
Nguyễn Thành Phước – 64131858
Nguyễn Hải Sơn – 64132058
Trần Lương Gia Bảo – 64130134

Nha Trang, Khánh Hòa - 2023

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
Chương 1. TƯƠNG LAI CỦA MÁY TÍNH VÀ CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CỦA MÁY TÍNH TRONG TƯƠNG LAI..................................................................3

1.1 TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG LAI CỦA MÁY TÍNH.............................................3
1.2 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MÁY TÍNH TRONG TƯƠNG LAI...............3
Chương 2. MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ - MỤC TIÊU CHUNG CỦA CÁC NHÀ SẢN
XUẤT LỚN................................................................................................................... 7
2.1 SƠ LƯỢC VỀ MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ.............................................................7
2.2 SỰ KHÁC BIỆT GIỮA MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ VÀ MÁY TÍNH THƠNG
THƯỜNG................................................................................................................... 8
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ............................9
2.4 INTERNET LƯỢNG TỬ - THE QUANTUM INTERNET................................11
Chương 3. MỘT SỐ CÁC QUAN ĐIỂM KHÁC CỦA CÁC NHÀ SẢN XUẤT...13
3.1 TƯƠNG LAI CỦA MÁY TÍNH: DỰ ĐOÁN 50 NĂM – TIẾN SĨ PAUL B.
SCHNECK............................................................................................................... 13

3.1.1 Công nghệ linh kiện......................................................................................13
3.1.2 Khoa học máy tính và tốn học.....................................................................13
3.1.3 Lập trình viên và khả năng lập trình..............................................................14
3.1.4 Giao diện người dùng....................................................................................14
3.2 KẾT NỐI 5G/6G................................................................................................15
3.3 AI VÀ TỰ ĐỘNG HĨA....................................................................................15
3.4 CƠNG NGHỆ AN NINH MẠNG.....................................................................16
3.5 TƯƠNG LAI CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 2025-2030...............................17
3.5.1 Điện toán đám mây sử dụng trí tuệ nhân tạo.................................................17
3.5.2 Điện toán đám mây trong ngành giáo dục.....................................................17
3.5.3 Điện toán đám mây trong ngành chăm sóc sức khỏe....................................18
3.5.4 Ảnh hưởng kinh tế của đám mây và công nghệ đám mây.............................18
3.5.5 Công nghệ đám mây và cộng tác an toàn hơn...............................................18
Chương 4. TẦM QUAN TRỌNG CỦA MÁY TÍNH TƯƠNG LAI TRONG VIỆC
PHÁT TRIỂN CÁC LĨNH VỰC KINH TẾ VÀ XÃ HỘI......................................20

Chương 5. XÁC ĐỊNH NHỮNG THÁCH THỨC MÁY TÍNH TƯƠNG LAI......22
Chương 6. KẾT LUẬN..............................................................................................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................24

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

PHẦN MỞ ĐẦU

Trải qua hơn một thế kỷ phát triển, máy tính dần trở thành công cụ vô cùng quan
trọng trong đời sống và hoạt động của con người hiện đại. Từ khi được phát minh cho đến
nay, máy tính đã và đang từng bước đi vào cuộc sống của chúng ta, tạo nên những thay
đổi căn bản cho thế giới và khả năng của loài người, giúp cuộc sống trở nên phong phú,
dễ dàng hơn. Mọi câu hỏi hay băn khoăn giờ đây đã dễ dàng tra cứu hơn bằng cách sử
dụng các cơng cụ tìm kiếm như Google, thay vì phải mất thời gian tìm tài liệu liên quan.
Khả năng của máy tính khơng giới hạn ở bất kỳ lĩnh vực nào, ví dụ như: Máy tính giúp Y
học đưa ra các chẩn đốn về cơ thể; Máy tính có thể giúp các nhà thiết kế thời trang hoặc
các kiến trúc sư, … tìm ra được những kiểu thiết kế đẹp mắt, phù hợp với xu hướng hiện
tại. Ngoài ra, trong sản xuất, các hệ thống máy tính cịn có thể thực hiện các cơng việc
nguy hiểm, thậm chí cịn có thể tự điều khiển các cỗ máy khác hoạt động theo đúng ý của
con người.

Cùng với sự ra đời của mạng Internet, ta có thể nhanh chóng xử lý cơng việc một
cách dễ dàng, giúp cho việc tìm hiểu, giao lưu và học hỏi trở nên nhanh chóng, thuận tiện
hơn. Máy tính đã dần thay thế những chiếc máy đánh chữ cổ lỗ sĩ, có thể thay thế cả giấy,
bút và trở thành một công cụ làm việc đắc lực và hiệu quả cho con người.

Tuy có thể giúp ích được rất nhiều cho con người, song nó vẫn cịn những mặt
hạn chế về việc kiểm tra và xử lý dữ liệu hay các phép toán phức tạp yêu cầu chuyên

sâu trong các ngành khoa học như thiên văn, dự báo thời tiết, y học, sinh vật, tốn học
v.v... Thơng qua bài viết này, chúng ta sẽ hiểu hơn về những dự đoán và nỗ lực của các
nhà sản xuất lớn trong việc phát triển những ứng dụng mới mẻ, tiên tiến hơn nữa cho
người sử dụng và về các loại máy tính trong tương lai sẽ hình thành và phát triển như thế
nào so với hiện nay cùng với những cơ hội, thách thức và những hướng đi của nền cơng
nghệ máy tính trong tương lai.

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Chương 1. TƯƠNG LAI CỦA MÁY TÍNH VÀ CÁC XU HƯỚNG
PHÁT TRIỂN CỦA MÁY TÍNH TRONG TƯƠNG LAI

1.1 TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG LAI CỦA MÁY TÍNH
“Máy tính tương lai” là một thuật ngữ không dùng để chỉ riêng cho sự phát triển

của máy tính ở thời điểm hiện tại hay trong tương lai, đây còn là một thuật ngữ có thể
hiểu là cơng nghệ của tương lai, những trí tuệ, kỹ thuật khoa học thuộc lĩnh vực công
nghệ thông tin. Tính đến thời điểm hiện tại, đã có rất nhiều tiểu thuyết, phim ảnh hình
dung ra sự phát triển trong tương lai của máy tính, quen thuộc nhất đối với chúng ta chính
là Doraemon - Một chú mèo máy thuộc thế kỷ 22 đã mang về quá khứ biết bao nhiêu
công nghệ của một thế hệ hiện đại. Thậm chí cực đoan hơn, có khơng ít bộ phim đã hình
dung ra cảnh tượng máy tính trong tương lai sẽ thống trị loài người (như phim I, robot;
Terminator, Ant Man, Iron Man,…vv). Dù cịn đang ở quy mơ thử nghiệm nhưng đã có
một số mẫu “máy tính tương lai” đã thực sự được chế tạo, chúng ta có thể xem đây là
niềm tự hào của nhân loại nói chung và ngành cơng nghiệp máy tính nói riêng trong cơng
cuộc phát triển hiện đại.

Máy tính là phương tiện làm việc tuyệt vời và hiệu quả nhất tính đến thời điểm

hiện tại, giúp con người có thể hiểu sâu vào thế giới tự nhiên, liên lạc với nhau một cách
dễ dàng, từ đó mà hiệu quả cơng việc có năng suất cao hơn trước. Tuy nhiên, nó vẫn cịn
những hạn chế riêng như: tốc độ tính tốn cịn giới hạn và phụ thuộc nhiều vào độ phức
tạp của vấn đề, kết quả tính tốn vẫn chưa đạt các yêu cầu chuyên sâu, việc dùng năng
lượng cho máy tính cịn u cầu tương đối lớn.

1.2 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MÁY TÍNH TRONG TƯƠNG LAI
Ngày 18 tháng 1 năm 2023, tại Los Alamitos, California, Hiệp hội máy tính IEEE

-tổ chức hàng đầu thế giới của các chuyên gia máy tính đã cung cấp phân tích tồn diện
về thành cơng được dự đốn của từng cơng nghệ, tác động tiềm ẩn đối với nhân loại, dự
đoán sự trưởng thành và dự đoán việc áp dụng thị trường, đồng thời bao gồm các chân
trời cho các cơ hội áp dụng thương mại cho các học viện, chính phủ , các tổ chức nghề
nghiệp và ngành công nghiệp, đã công bố báo cáo dự đốn cơng nghệ cho năm 2023. [1]

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Nita Patel, chủ tịch IEEE CS cho biết: “ Năm vừa qua tiếp tục là con đường không
chắc chắn trên thị trường toàn cầu và những tiến bộ trong cơng nghệ cần phải nhanh
chóng thích ứng và đáp ứng. Dự đốn Cơng nghệ năm 2023 từ Hiệp hội Máy tính cung
cấp một cái nhìn thống qua về tương lai và tiếp tục giúp các thành viên của chúng tôi
cũng như cộng đồng tổng thể lên kế hoạch cho những gì sắp tới.” [1]

[1] Những xu hướng cơng nghệ hàng đầu được dự đốn là:
 Chăm sóc sức khỏe từ xa & Thiết bị đeo (Remote Healthcare & Wearables)
Chăm sóc sức khỏe từ xa với thiết bị đeo tiên tiến sẽ cho phép bệnh nhân nhận hỗ trợ
y tế từ xa và bác sĩ thực hiện các thủ thuật, tham khảo ý kiến của các chuyên gia từ xa
và có quyền truy cập vào thơng tin sức khỏe quan trọng

 Thực tế tăng cường (Augmented Reality)
Sự tích hợp liền mạch giữa thế giới thực và không gian mạng sẽ ngày càng trở nên
hiện thực.
 Phần mềm cho Edge2 Cloud Continuum
Phần mềm này bao gồm phần mềm mới để phát triển và triển khai các thành phần,
hệ thống và nền tảng điện toán thế hệ tiếp theo cho phép chuyển đổi sang tính tốn liên
tục với năng lực mạnh mẽ ở biên và biên xa trong một môi trường năng lượng- cách
hiệu quả và đáng tin cậy
 Phần cứng mở (Open Hardware)
Từ hệ thống mở (OCP) đến ISA (RISC-V) và các kết nối (CXL, UCIe), phong trào
nguồn mở đã mở rộng sang phần cứng.
 DevOps được hỗ trợ bởi AI (AI-Assisted DevOps)
Cách tiếp cận DevOps truyền thống sẽ được cải thiện để giải quyết sự phức tạp ngày
càng tăng của các hệ thống phần mềm.
 In 3D trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe được cá nhân hóa
In 3D trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe sẽ phát triển theo hướng sản xuất phụ gia
tùy chỉnh cho các cá nhân.
 Trí tuệ nhân tạo (Generative AI)

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Trong vài năm tới, AI sẽ được sử dụng ngày càng nhiều, tăng hiệu quả và cho phép
các dịch vụ mới. Nó cũng bị ràng buộc để nâng cao các vấn đề đạo đức và xã hội. Mong
đợi tác động mạnh mẽ đến kinh doanh (ngắn hạn), giáo dục (dài hạn) và xã hội (trung
hạn đến dài hạn).
 IT for Sustainability

Công nghệ sẽ phát triển từ CNTT bền vững sang các ứng dụng CNTT mới cho sự

bền vững, năng lượng sạch và nền kinh tế xanh.
 Công nghệ xe tự lái (Autonomous Driving)

Xe tự lái trong mơi trường được kiểm sốt đang bắt đầu được áp dụng trên quy mô
lớn, được hỗ trợ bởi các trường hợp kinh doanh hiệu quả.
 Sản xuất phân tán kỹ thuật số (Digital Distributed Manufacturing)

Sản xuất phân tán kỹ thuật số sẽ giảm dấu chân năng lượng và môi trường, đồng thời
tăng khả năng phục hồi của chuỗi cung ứng.
 Trusted Computing

Sẽ có sự nâng cao nhận thức cộng đồng và sự chú ý đến tính tốn đáng tin cậy/được
đảm bảo trên tất cả các lĩnh vực công nghiệp. Các chính phủ sẽ tăng cường tập trung
vào các hành động lập pháp để đảm bảo rằng các hệ thống tiếp xúc với cơng chúng có
thể được tin cậy.
 Mạng nơ-ron đồ thị lớn (Huge Graph Neural Networks)

Các ứng dụng sử dụng các mơ hình khổng lồ, chẳng hạn như ChatGPT, đã chứng tỏ
tác động thực sự đối với một loạt vấn đề đáng kể. Mạng nơ-ron đồ thị có thể biểu diễn
các cấu trúc “thế giới thực” phức tạp. Chúng tơi dự đốn rằng các mơ hình GNN khổng
lồ sẽ được sử dụng rộng rãi trong học máy.
 Dược phẩm Thích ứng, Sáng tạo (Adaptive, Generative Pharmaceuticals)

Những tiến bộ trong công nghệ nano và trí tuệ nhân tạo có thể rút ngắn thời gian
phát triển vắc xin và mở rộng hiệu quả của chúng.
 Rơ-bốt tự trị & Máy trí tuệ I/F

Sẽ diễn ra sự tiếp thu rộng rãi các nền tảng rô-bốt, bao gồm cả các phần mở rộng của
cơ thể con người.
 Trí tuệ tổng hợp nhân tạo (Artificial General Intelligence)

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Những tiến bộ trong AI sẽ dẫn đến các hệ thống AGI có thể hiểu hoặc học bất kỳ
nhiệm vụ trí tuệ nào mà con người có thể thực hiện.
 Số hóa tồn cầu các giao dịch tiền tệ (Global Digitalization of Monetary

Transactions)
Chuyển đổi kỹ thuật số các giao dịch tiền tệ sẽ mở ra những cơ hội đột phá mới trên
thị trường toàn cầu.
 Space ITC
Khi ngày càng có nhiều cơng ty gửi cơng nghệ lên vũ trụ, các rào cản gia nhập đang
giảm đi nhanh chóng.
 Sản xuất không gian bền vững (Sustainable Space Manufacturing)
Các công nghệ và dịch vụ sản xuất và tái chế khơng gian sẽ cải thiện tính bền vững,
khả năng phục hồi và chi phí của hệ sinh thái không gian.
 Phát hiện/Chỉnh sửa thông tin (Disinformation Detection/Correction)
Cải thiện độ tin cậy của thông tin về sức khỏe cộng đồng, chính trị và khoa học sẽ
cải thiện thông tin công khai cần thiết cho các quyết định đúng đắn từ cấp độ cá nhân
đến xã hội.

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Chương 2. MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ - MỤC TIÊU CHUNG CỦA CÁC
NHÀ SẢN XUẤT LỚN

2.1 SƠ LƯỢC VỀ MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ
Lĩnh vực máy tính lượng tử được Yuri Manin nêu ra lần đầu tiên vào năm 1980 và

bởi Richard Feynman năm 1982. Máy tính lượng tử sử dụng tính chất spin đại diện cho
các bit lượng tử cũng được hình thành khi khái niệm khơng thời gian lượng tử được đưa
ra vào năm 1969 [2]. Mẫu máy tính lượng tử đầu tiên là máy 2-qubit, được chế tạo vào
năm 1996 bởi hai tác giả là N.Gershenfeld và I.L. Cubinec. Các qubit được hiện thực bởi
spin hạt nhân của các nguyên tử thuộc phân tử chloroform, như vậy máy tính lượng tử ở
đây đơn giản là một phân tử Chloroform. Tiếp đó, một số mẫu máy 3, 5, 7, 15 qubit được
giới thiệu và các mẫu này chủ yếu được thực hiện tại trung tâm nghiên cứu Alamaden của
hãng IBM - trong các năm 1999, 2000, 2002, 2005. [3]

Đáng chú ý là mẫu máy có tên Orion của Hãng D-Wave systems of Vancouver của
Canada. Orion có 16-qubit, được chế tạo dựa trên vật liệu siêu dẫn có thể thực hiện một
số phép tính số học đơn giản. Linh kiện của máy này dựa trên mạch được chế tạo bởi hai
loại bán dẫn là Al và Nb. Dòng điện trong các qubit của Orion có thể truyền vịng quanh
cuộn dây theo hoặc ngược chiều kim đồng hồ, hoặc cả hai hướng tương ứng với bit 0, bit
1 hoặc chồng chập các giá trị đó. Để thực hiện các tính tốn, Orion được làm lạnh xuống
nhiệt độ 0,01K nhằm hạn chế các nhiễu nhiệt có thể phá hủy trạng thái chồng chập và
vướng víu lượng tử. Sau Orion, hãng này tiếp tục cho ra các mẫu khác: bộ xử lí 128 qubit
D-Wave One vào tháng 5/2011, D-Wave 2X vào 2016 và phiên bản thương mại D-Wave
2000Q vào 2017 với số lượng qubit nhiều gấp đôi so với D-Wave 2X. Sản phẩm của
Hãng D-Wave systems of Vancouver đã được NASA, Google và Intel mua để phục vụ
cho mục tiêu nghiên cứu. [3]

Năm 2017, ba hãng công nghệ lớn: Google, Intel, IBM đều giới thiệu các mẫu máy
50-qubit. Tháng 3/2018, Google cho ra đời mẫu máy 72-qubit. Hai quốc gia là Trung
Quốc và Nga cũng đang ráo riết tham gia vào cuộc đua này với các khoản đầu tư lớn, đặc
biệt là Trung Quốc chi hơn 10 tỷ USD cho nghiên cứu cơng nghệ tính tốn lượng tử. Vào
đầu năm 2018, hai nước này đã đã tuyên bố chế tạo thành công các mẫu máy 50-qubit và

51-qubit. [6]

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Máy tính lượng tử là một thiết bị tính toán sử dụng trực tiếp các hiệu ứng của cơ
học lượng tử như tính chồng chập và vướng víu lượng tử để thực hiện các phép toán trên
dữ liệu đưa vào, là một lĩnh vực máy tính tập trung vào việc phát triển cơng nghệ máy
tính dựa trên các ngun tắc của lý thuyết lượng tử, giải thích tính chất của năng lượng và
vật chất ở cấp độ nguyên tử và hạ nguyên tử, Máy tính lượng tử sử dụng các bit lượng tử
(qubit) tận dụng cơ học lượng tử để hoạt động tính tốn theo dạng chồng 0 và 1 nhất định
tại mỗi thời điểm, một sự kết hợp của 0 và 1.

Máy tính lượng tử quy mơ lớn sẽ có khả năng giải được các vấn đề phức tạp một
cách nhanh hơn bất kỳ một máy tính cổ điển sử dụng các thuật toán tốt nhất hiện nay, như
thuật toán Shor để phân tích số tự nhiên thành tích các số nguyên tố, hoặc mô phỏng hệ
lượng tử nhiều hạt. Cũng có những thuật tốn lượng tử, như thuật tốn Simon, cho phép
máy tính hoạt động nhanh hơn bất kỳ một máy tính dựa trên thuật tốn xác suất cổ điển.

Hình 2.1: Máy tính lượng tử của Google [5]
2.2 SỰ KHÁC BIỆT GIỮA MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ VÀ MÁY TÍNH THƠNG
THƯỜNG

Máy tính lượng tử và máy tính thơng thường khác nhau đáng kể về cách thức hoạt
động, kiến trúc và cách xử lý thông tin. Dưới đây là một số sự khác biệt chính giữa hai
loại máy tính này:
- Đơn vị tính: Máy tính thơng thường sử dụng các đơn vị tính nhị phân để biểu diễn

thơng tin và tính tốn, trong khi đó, máy tính lượng tử sử dụng các đơn vị tính

quantum bit (hay cịn gọi là qubit) để biểu diễn thơng tin.

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

- Thao tác tính tốn: Máy tính thơng thường sử dụng các phép tính logic (AND, OR,
NOT) để xử lý thông tin, trong khi máy tính lượng tử sử dụng các thao tác toán học
phức tạp hơn, bao gồm cả sự tương tác giữa các qubit.

- Khả năng xử lý thơng tin: Máy tính thơng thường có khả năng xử lý thông tin liên tục,
trong khi máy tính lượng tử chỉ có thể xử lý thơng tin theo từng bước (hay cịn gọi là
thời gian rời rạc).

- Cấu trúc phần cứng: Máy tính truyền thống có cấu trúc phần cứng đơn giản, bao gồm
các thành phần như bộ vi xử lý (CPU), bộ nhớ và các thiết bị nhập xuất. Trong khi đó,
máy tính lượng tử có cấu trúc phần cứng phức tạp hơn, bao gồm các qubit (đơn vị tính
của máy tính lượng tử), các thiết bị điều khiển, cảm biến, và các hệ thống làm mát đặc
biệt.

- Ứng dụng: Máy tính thơng thường được sử dụng chủ yếu cho các tác vụ tính tốn
thơng thường như xử lý văn bản, tính tốn tài chính, xử lý hình ảnh, và các tác vụ máy
tính khác. Trong khi đó, máy tính lượng tử được sử dụng cho các tác vụ tính tốn phức
tạp như phân tích dữ liệu lớn, giải mã các mã khóa bảo mật và mơ phỏng các q trình
vật lý và hóa học phức tạp.

- Ngơn ngữ lập trình: Máy tính truyền thống sử dụng các ngơn ngữ lập trình như C++,
Java, Python, và các ngơn ngữ lập trình khác để viết chương trình, trong khi đó, máy
tính lượng tử sử dụng các ngơn ngữ lập trình đặc biệt, ví dụ như Qiskit, Microsoft
Quantum Development Kit, và các ngơn ngữ lập trình khác.

Tóm lại, máy tính lượng tử và máy tính thơng thường có sự khác biệt đáng kể về

kiến trúc, cách thức hoạt động và cách xử lý thơng tin, và từ đó có ứng dụng khác nhau
trong các lĩnh vực khác nhau.
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ

Máy tính lượng tử hoạt động dựa trên nguyên lý của vật lý lượng tử và sử dụng
qubit để lưu trữ và xử lý thông tin. Q trình tính tốn được thực hiện bằng cách áp dụng
các cổng lượng tử để thực hiện các phép biến đổi trên các qubit. Được cấu tạo từ các hạt
lượng tử hai trạng thái, ví dụ phơton với trạng thái phân cực ngang và phân cực dọc, hạt
nhân nguyên tử spin up và spin down, electron với spin lên và spin xuống, nguyên tử với
hai mức năng lượng (mức cơ bản và mức kích thích) hay mạch siêu dẫn với trạng thái lên

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

và xuống. Bình thường khi ở trạng thái cơ lập, tức khơng có tác động nào từ bên ngoài,
các hạt này ở trạng thái chồng chập của hai trạng thái trên: hạt phôton vừa phân cực
ngang vừa phân cực dọc, electron vừa quay sang trái vừa quay sang phải. [4]

Nếu máy tính điện tử sử dụng bit là đơn vị thơng tin, thì máy tính lượng tử sử dụng
hạt hai trạng thái làm đơn vị thông tin được gọi là qubit. Trong điều kiện cô lập các hạt
lượng tử đồng thời ở cả hai trạng thái, do đó nếu máy tính được chế tạo từ N hạt (gọi là
máy tính N-qubit) thì nó đồng thời tồn tại ở 2N trạng thái, tức có thể thực hiện một lúc
2N phép tính. Hiệu ứng này được gọi là tính song song lượng tử, nó đảm bảo cho sự gia
tăng tốc độ tính tốn theo hàm mũ của máy tính lượng tử.

Qubit có một số thuộc tính đặc biệt, khiến một nhóm trong số chúng có khả năng
cung cấp sức mạnh xử lý cao hơn nhiều so với cùng một số bit nhị phân. Quan trọng nhất

được gọi là chồng chất và rối lượng tử.

Đơn vị thơng tin của máy tính lượng tử là qubit. Đó là ký hiệu trạng thái của hạt
lượng tử hai trạng thái. Hai trạng thái riêng của hạt được ký hiệu là |0〉 và |1〉 (ví dụ |0〉 là
spin up và |1〉 là spin down). Khi ở trạng thái cô lập thì hạt ở trạng thái chồng chập:

|Ѱ〉 = α|0〉 + β|1〉

Trong đó α, β là các số phức thỏa mãn điều kiện |α|2 + |β|2 = 1.
Mỗi trạng thái chồng chập là một qubit, do đó ứng với hai bit cổ điển |0〉 và |1〉 sẽ có vơ số
qubit. Bằng cách chuyển sang tọa độ cầu trong không gian ba chiều có thể biểu diễn qubit
dưới dạng:

Hình 4.1: Biểu diễn Qubit dưới dạng cơng thức. [7]
Công thức trên cho thấy các qubit tạo thành một mặt cầu đơn vị trong không gian
ba chiều, gọi là quả cầu Bloch, trong đó các bit cổ điển |0〉 và |1〉 là hai điểm cực Bắc và
cực Nam.

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Hình 4.2: biểu diễn Bit và Qubit. [7]
Việc Qubit lấp đầy một mặt cầu dẫn đến ý nghĩ là có thể gói một lượng vô hạn
thông tin cổ điển trong một bit lượng tử, nhưng thực tế không xảy ra như vậy. Bởi khi đọc
thơng tin từ máy tính lượng tử ta đã thực hiện hành vi đo lượng tử, do đó xảy ra hiện
tượng suy sụp hàm sóng và trạng thái chồng chập lập tức biến thành trạng thái cổ điển,
tức các qubit biến thành bit và ta cũng chỉ thu được một trong hai bit cổ điển.
2.4 INTERNET LƯỢNG TỬ - THE QUANTUM INTERNET
Trong một cuộc họp báo tại Đại học Chicago, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã

công bố một báo cáo đưa ra chiến lược kế hoạch chi tiết cho sự phát triển của Internet
lượng tử quốc gia, đưa Hoa Kỳ đi đầu trong lĩnh vực này. Vào tháng 2 năm 2020, Phịng
thí nghiệm quốc gia DOE, các trường đại học và ngành công nghiệp đã gặp nhau tại thành
phố New York để phát triển chiến lược kế hoạch chi tiết của một mạng internet lượng tử
quốc gia, đặt ra các nghiên cứu thiết yếu cần hồn thành, mơ tả các rào cản kỹ thuật và
thiết kế, đồng thời thiết lập gần mục tiêu kỳ hạn. Internet lượng tử sẽ dựa vào các định
luật cơ học lượng tử để kiểm soát và truyền thơng tin an tồn hơn bao giờ hết. [10]
Hiện đang Internet lượng tử trong giai đoạn phát triển ban đầu, Một trong những
đặc điểm nổi bật của truyền lượng tử là chúng cực kỳ khó bị nghe trộm khi thơng tin
truyền giữa các vị trí. Các nhà khoa học có kế hoạch sử dụng đặc điểm đó để tạo ra các
mạng hầu như không thể bị tấn công. Những tổ chức, ngành nghề hoặc lĩnh vực áp dụng
sớm có thể bao gồm các ngành như dịch vụ ngân hàng và y tế, với các ứng dụng cho an
ninh quốc gia và thông tin liên lạc trên máy bay. Các nhà khoa học cũng đang khám phá
cách internet lượng tử có thể đẩy nhanh quá trình trao đổi lượng dữ liệu khổng lồ. Theo
báo cáo, nếu các thành phần này có thể được kết hợp và mở rộng quy mơ, thì xã hội có

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

thể đạt được bước đột phá trong truyền thông dữ liệu. Cuối cùng, việc tạo ra các mạng
cảm biến lượng tử cực nhạy có thể cho phép các kỹ sư giám sát và dự đoán động đất tốt
hơn hoặc tìm kiếm các mỏ dầu, khí hoặc khống chất dưới lịng đất. Những cảm biến như
vậy cũng có thể có ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe và hình ảnh. [10]

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Chương 3. MỘT SỐ QUAN ĐIỂM CỦA CÁC NHÀ SẢN XUẤT

3.1 TƯƠNG LAI CỦA MÁY TÍNH: DỰ ĐOÁN 50 NĂM – TIẾN SĨ PAUL B.
SCHNECK [7]

3.1.1 Công nghệ linh kiện

Theo quan điểm của Tiến Sĩ Paul B. Schneck , khi kích thước các tính năng thu
nhỏ, chúng ta sẽ chuyển sang sử dụng công nghệ nano. Cơng cụ cơng nghệ nano (các
cơng cụ có "kích thước nano”) sẽ được sử dụng để sản xuất mạch và máy tính. Việc làm
này sẽ cung cấp kiểm sốt chiều kích thước và đồng thời trong q trình sản xuất. Các
mạch chuyển đổi và mạch nhớ sẽ phụ thuộc vào việc kiểm soát số lượng nhỏ các electron
và hiệu ứng lượng tử, dẫn đến việc sử dụng siêu vị trí lượng tử để biểu diễn 2n trạng thái
có thể xảy ra với các yếu tố đơn lẻ. Ngoài ra, việc mã hóa này sẽ cho phép giải quyết
nhiều vấn đề trong thời gian tuyến tính, các vấn đề trước đó bất khả giải quyết vì kích
thước của chúng tăng lên theo cấp số nhân với số lượng biến số. Các tiến bộ tiếp theo
trong công nghệ lượng tử sẽ cho phép chúng ta sử dụng chuyển đổi lượng tử để truyền tải
thông tin trạng thái lượng tử nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Nếu có thể tích hợp hiện tượng
này vào một thiết bị tính tốn, chúng ta sẽ khơng cịn bị ràng buộc bởi giới hạn về tốc độ
truyền tín hiệu trên khoảng cách lớn nữa. Tính tốn đảo ngược, dựa trên tính tốn mà
khơng tiêu hao năng lượng vẫn là một mục tiêu khó nắm bắt. Nghiên cứu theo hướng này
sẽ dẫn đến các hệ thống sử dụng ít năng lượng hơn, tạo ra các gói nhỏ hơn và nhanh hơn,
đồng thời chạy bằng pin trong nhiều tháng.

3.1.2 Khoa học máy tính và toán học.

Nhiều tác giả đã lưu ý rằng trong hơn 50 năm qua, những cải tiến về thuật toán đã bắt
kịp với những cải tiến về cơng nghệ. Các thuật tốn hiện tại sẽ cung cấp hiệu suất tăng lên
rất nhiều trong những năm tới. Các thuật tốn cơ bản giải quyết tắc nghẽn giao thơng trên
con đường dẫn đến sự giàu có của nền kinh tế dựa trên thơng tin chính là các thuật tốn
mang lại lợi thế chiến thuật trong sản xuất và công nghệ. Khi có nhiều nguồn lực được tập

trung vào việc cải thiện các thuật tốn này, sẽ có những bước đột phá. Khả năng của
chúng ta trong việc thực hiện các tính tốn tài chính khổng lồ, chẳng hạn như giá cổ phiếu

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

bị giới hạn bởi khả năng tính toán các đường đi ngắn nhất, để chọn các tập hợp con tổ
hợp, v.v. . Một sức mạnh tổng hợp mới hứa hẹn sẽ đẩy nhanh tốc độ phát minh ra các
thuật toán đột phá.

3.1.3 Lập trình viên và khả năng lập trình
Ở thời điểm ban đầu, khi máy tính cịn đắt tiền và sức lao động còn rẻ, mỗi hệ thống
máy tính được điều khiển bởi hàng chục lập trình viên. Ngày nay, lập trình viên của các
nhà cung cấp phần mềm tạo ra các chương trình sẽ được sử dụng bởi hàng triệu người
dùng trên hàng triệu máy tính cá nhân. Các lập trình viên trong các doanh nghiệp cũng có
thể tạo ra phần mềm sẽ được sử dụng trong toàn bộ tập đoàn hoặc tạo ra các ứng dụng cho
riêng mình. Năm mươi năm sau, gần như tất cả lập trình sẽ được thực hiện cho các nhà
cung cấp phần mềm hoặc phần cứng. Lập trình khoa học sẽ tiến hóa để sử dụng khả năng
mơ tả của các ký hiệu toán học làm đầu vào cho các chương trình chuyển đổi. Khi đó, các
nhà khoa học, kỹ sư và nhà toán học sẽ trực tiếp đưa ra các vấn đề cho giải quyết bằng
máy tính mà khơng cần sự can thiệp của lập trình viên. Trong tương lai, trí tuệ nhân tạo sẽ
được nhận ra là một mục tiêu sai lầm. Chúng ta sẽ giải quyết nhiều vấn đề được phân loại
là cần trí tuệ nhân tạo ngày nay, những giải pháp của chúng sẽ phụ thuộc vào khả năng
lưu trữ và tính tốn khổng lồ sẽ có sẵn. Bằng cách kết hợp việc khám phá tất cả các giá trị
tham số với việc cắt tỉa các con đường có tiềm năng thấp máy tính sẽ cho ra phản ứng
thơng minh. Khả năng kết hợp các phím tắt heuristic hoặc ad hoc sẽ tiếp tục đóng vai trị
quan trọng trong việc cung cấp cho người dùng diện mạo của một hệ thống thông minh.
3.1.4 Giao diện người dùng
Trong tương lai, giao diện người dùng sẽ được phát triển, dữ liệu của người dùng khi

nhập vào máy tính sẽ khơng cịn bằng những phương pháp cổ điển như gõ phím, di
chuyển chuột hay bằng lời nói. Bằng các cảm nhận và giải thích các tín hiệu chủ yếu từ hệ
thống thần kinh của con người tạo ra, máy tính sẽ hiểu được, tiếp thu và thực hiện những
mệnh lệnh đầu vào. Một cảm biến thần kinh sẽ thay thế đầu vào giao diện người dùng.
Điều này khơng có nghĩa là mọi suy nghĩ của người dùng sẽ bị chặn. Điều đó có thể vẫn
cịn q phức tạp, nhưng người dùng sẽ được đào tạo để cho phép hệ thống trích xuất các

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

hành động dự định của máy tính từ luồng suy nghĩ và cảm xúc liên tục xoáy trong não
người dùng.
3.2 KẾT NỐI 5G/6G [8]

Theo Bilin Aksun-Guvenc cho biết, Các phương tiện không người lái dùng chung,
chạy hồn tồn bằng điện sẽ có tác động tích cực đến xã hội trong tương lai gần vì chúng
sẽ mang đến cho các cộng đồng đa dạng và chưa được phục vụ đầy đủ khả năng tiếp cận
phương tiện di chuyển nhanh và đáng tin cậy.

Các lĩnh vực mà 5G được hưởng lợi nhiều nhất trong những năm tới là học tập và giáo
dục từ xa, y tế từ xa, bao gồm phẫu thuật từ xa, truyền hồ sơ sức khỏe, giải trí, thể thao và
phát trực tuyến sự kiện, cá nhân và thông tin liên lạc chuyên nghiệp hàng ngày, vận
chuyển và kiểm sốt giao thơng , sản xuất/lắp ráp, giảm lượng khí thải carbon và hiệu quả
năng lượng.

Theo Eleanor Watson, bà cho biết rằng các vệ tinh không gian như một phương tiện
mang đến kết nối di động cho các vùng hẻo lánh sẽ là một bước đột phá bởi vì chúng cho
phép tiến bộ vượt bậc trên nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng đắt tiền trên mặt đất. Chúng
cũng là mạng riêng ảo tối thượng - 'VPN' - cho việc truy cập nội dung vượt quyền giới

hạn. Ý kiến của bà được 95% các nhà cơng nghệ tồn cầu nói rằng các vệ tinh không gian
cho kết nối di động từ xa sẽ là yếu tố thay đổi quan trọng vào năm 2023 cho phép kết nối
thiết bị 5G ở mọi nơi, 24/7, vượt qua cơ sở hạ tầng trên mặt đất.

Theo ơng Bala Prasad Peddigari, người đặt nền móng cho 6G, kết nối 6G chủ yếu sẽ là
chủ đề nghiên cứu, thử nghiệm vào năm 2023 và sẽ được áp dụng rộng rãi trong 5 năm
tới. Cuộc khảo sát của IEEE cho thấy 88% số người được hỏi đồng ý với ý kiến này của
ông.

Witkowski cho biết, quá trình xác định 6G đang được tiến hành và có những nỗ lực
nghiên cứu về cơng nghệ 6G, nhưng cần nhận ra rằng mỗi thế hệ di động đều tồn tại một
phần để khắc phục những hạn chế của thế hệ trước. Để hiểu được những hạn chế đó,
chúng ta cần phải hiểu rõ và đẩy mạng 5G đến giới hạn của nó
3.3 AI VÀ TỰ ĐỘNG HÓA [8]

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Theo ông Carmelo José Albanez Bastos Filho, Công nghệ 5G và máy học tí hon sẽ có
tác động lớn đến xã hội vào những năm tới vì các quá trình và nhiệm vụ được thực hiện
mà không cần sự can thiệp của con người. Các hệ thống tự động hóa như này sẽ được sử
dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất đến dịch vụ. 98% các nhà
công nghệ tin rằng trong tương lai, phần mềm hỗ trợ AI và robot di động sẽ tự động hóa
các quy trình và nhiệm vụ. Điều này sẽ bao gồm phân tích dữ liệu, cho phép con người
làm việc hiệu quả và hiệu quả hơn. Khi đó, AI sẽ được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực
khác như y tế, giáo dục, tài chính, thương mại điện tử và giúp chẩn đốn bệnh, tìm kiếm
thuốc hiệu quả, tạo ra các phương pháp giảng dạy tốt hơn, phân tích dữ liệu để đưa ra
quyết định tài chính và kinh doanh thơng minh, hầu như các cơng việc trên tồn bộ nền
kinh tế tồn cầu sẽ được tăng cường bởi phần mềm do AI điều khiển.

3.4 CÔNG NGHỆ AN NINH MẠNG [8]
Với công nghệ phát triển hiện đại, ngày càng có nhiều thiết bị thu thập lượng dữ liệu

ngày càng tăng. Dữ liệu được lưu trữ trên nhiều đám mây hay các nền tảng lưu trữ đều có
nguy cơ bị xâm phạm – liên quan đến quyền riêng tư, sức khỏe và tài chính. Hai cải tiến
hỗ trợ an ninh mạng sẽ được áp dụng trong tương lai đó là cơng nghệ chuỗi khối
(Blockchain Technology) và mã hóa đồng hình (Homomorphic Encryption)

Bhaskar Krishnamachari giải thích rằng các thiết bị IoT bị xâm phạm, có thể bao gồm
thiết bị y tế và thiết bị đeo được, có thể thay đổi dữ liệu trước khi gửi đến người nhận dự
kiến và các thiết bị cũng có thể bị xâm phạm để gửi dữ liệu bất hợp pháp đến người nhận
trái phép. Krishnamachari cho biết rằng, các giao thức chuỗi khối có khả năng ghi lại các
giao dịch và dữ liệu trong một sổ cái chống giả mạo và để tạo ra một đường kiểm tra an
tồn, chúng có thể đóng vai trị bảo mật các thơng tin liên lạc này giữa các thiết bị
IoT. Các công nghệ chuỗi khối có thể giúp đảm bảo rằng dữ liệu đang được gửi là hợp lệ
và không bị làm hỏng bởi bất kỳ bên độc hại nào và được gửi đến tất cả những người
nhận dự định mà khơng có bất kỳ sự kiểm duyệt, giả mạo hoặc sắp xếp lại nào

Một công nghệ khác đang đi đầu là mã hóa đồng hình, cho phép người dùng thực hiện
các phép tính trên dữ liệu được mã hóa mà khơng cần giải mã trước. Mặc dù mã hóa đồng
cấu có thể u cầu rất nhiều sức mạnh tính tốn, nhưng nó có một vài ưu điểm lớn. Theo

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

Kayne McGladrey, nó cho phép các cơng ty trong các ngành được quản lý chặt chẽ, chẳng
hạn như tài chính hoặc chăm sóc sức khỏe, lưu trữ dữ liệu trên đám mây công cộng.

McGladrey cho biết, vì dữ liệu vẫn được mã hóa trong tất cả các giai đoạn, nên ngay
cả việc vi phạm dữ liệu của bên thứ ba cũng sẽ không cung cấp cho tác nhân đe dọa
quyền truy cập vào dữ liệu được mã hóa.
3.5 TƯƠNG LAI CỦA ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY 2025-2030 [9]

Một số xu hướng cơng nghệ tương lai trong điện tốn đám mây trong những năm tới
3.5.1 Điện toán đám mây sử dụng trí tuệ nhân tạo
Điện tốn đám mây đã cách mạng hóa cách các doanh nghiệp và cá nhân truy cập và
sử dụng dữ liệu. Bằng cách lưu trữ dữ liệu trên đám mây, người dùng có thể truy cập dữ
liệu từ mọi nơi trên thế giới có kết nối internet. Điện tốn đám mây cũng giúp tăng hoặc
giảm quy mô một cách nhanh chóng và dễ dàng khi nhu cầu kinh doanh thay đổi.
Một trong những cải tiến mới nhất trong điện toán đám mây là việc sử dụng trí tuệ
nhân tạo. AI cung cấp một số lợi thế cho các doanh nghiệp sử dụng đám mây, bao gồm
khả năng tự động xác định các mẫu và xu hướng cũng như đưa ra dự đoán về nhu cầu
trong tương lai. Điều này có thể giúp các doanh nghiệp tối ưu hóa hoạt động của họ và
đưa ra các quyết định phân bổ nguồn lực tốt hơn. Ngoài ra, AI có thể giúp cải thiện bảo
mật bằng cách xác định các mối đe dọa tiềm ẩn và thực hiện hành động để giảm thiểu
chúng. Việc sử dụng AI trong điện toán đám mây vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng nó có
khả năng biến đổi hơn nữa cách thức hoạt động của các doanh nghiệp.
3.5.2 Điện toán đám mây trong ngành giáo dục
Điện tốn đám mây đang nhanh chóng bắt đầu thâm nhập vào ngành giáo dục. Các
trường học và trường đại học đang sử dụng các ứng dụng dựa trên đám mây cho phép truy
cập các công cụ và tài nguyên trực tuyến thông qua internet và lưu trữ dữ liệu trên các
máy chủ từ xa, hỗ trợ học từ xa, phân tích dữ liệu giúp giảm thiểu các rào cản về thời
gian, địa điểm và quy mô. Bên cạnh đó, điện tốn đám mây cịn cải thiện giao tiếp và
cộng tác, quản lý khối lượng công việc và lưu trữ dữ liệu. Nhiều trường học hiện đang sử
dụng các giải pháp lưu trữ dựa trên đám mây để lưu trữ hồ sơ học sinh, điểm số và các dữ

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

liệu nhạy cảm khác. Lợi ích của điện toán đám mây ngày càng trở nên rõ ràng trong lĩnh
vực giáo dục và có khả năng việc sử dụng nó sẽ tiếp tục phát triển trong những năm tới.

3.5.3 Điện toán đám mây trong ngành chăm sóc sức khỏe
Nhiều ngành cơng nghiệp đã sử dụng điện tốn đám mây trong những năm gần đây và
chăm sóc sức khỏe cũng khơng ngoại lệ. Ngành chăm sóc sức khỏe đang ngày càng
chuyển sang đám mây để lưu trữ và quản lý dữ liệu cũng như cung cấp các ứng dụng và
dịch vụ. Có nhiều lý do cho sự thay đổi này, nhưng lý do chính trong số đó là thực tế là
các giải pháp dựa trên đám mây có thể mang lại tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao
hơn so với các giải pháp tại chỗ.
Ngoài ra, đám mây có thể giúp cải thiện việc chăm sóc bệnh nhân bằng cách cung cấp
cho các bác sĩ quyền truy cập tốt hơn vào dữ liệu và phân tích. Và cuối cùng, bằng cách
chuyển sang đám mây, các tổ chức chăm sóc sức khỏe có thể tiết kiệm tiền cho chi phí
phần cứng và CNTT. Với rất nhiều lợi ích, khơng có gì ngạc nhiên khi điện tốn đám mây
ngày càng đóng vai trị quan trọng trong ngành chăm sóc sức khỏe.
3.5.4 Ảnh hưởng kinh tế của đám mây và công nghệ đám mây
Đám mây đã có ảnh hưởng sâu sắc đến nền kinh tế và ảnh hưởng của nó ngày càng
tăng. Bằng cách giúp các doanh nghiệp truy cập và quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, đám mây
đã giúp nâng cao hiệu quả và năng suất. Nó cũng giúp các doanh nghiệp có thể mở rộng
quy mơ nhanh chóng và dễ dàng mà khơng cần cơ sở hạ tầng đắt tiền.
Ngoài ra, đám mây đã mở ra những cơ hội mới cho các công ty khởi nghiệp và doanh
nghiệp nhỏ. Bằng cách giảm các rào cản gia nhập, đám mây đã tạo ra một sân chơi bình
đẳng, giúp các doanh nghiệp này dễ dàng cạnh tranh với những người chơi lâu đời
hơn. Khi đám mây tiếp tục phát triển, tác động kinh tế của nó có thể sẽ tăng lên
3.5.5 Cơng nghệ đám mây và cộng tác an tồn hơn
Công nghệ đám mây ngày càng được coi là một cách để cải thiện sự cộng tác và giao
tiếp trong doanh nghiệp. Trước đây, việc giao tiếp trong kinh doanh thường bị cản trở do
phải ở cùng một địa điểm hoặc sử dụng các phương thức lỗi thời như máy fax. Tuy nhiên,

Downloaded by Heo Út ()

lOMoARcPSD|9234052

với sự ra đời của công nghệ đám mây, giờ đây các doanh nghiệp có thể giao tiếp dễ dàng
và an toàn hơn bao giờ hết.

Các ứng dụng dựa trên đám mây cho phép người dùng chia sẻ tài liệu và thông tin
trong thời gian thực, bất kể vị trí. Điều này giúp các doanh nghiệp dễ dàng kết nối hơn và
giúp việc điều phối các dự án trở nên đơn giản hơn. Ngoài ra, các ứng dụng dựa trên đám
mây thường an toàn hơn các phương pháp liên lạc truyền thống, khiến chúng trở nên lý
tưởng cho thông tin nhạy cảm hoặc bí mật. Do đó, cơng nghệ đám mây có thể cung cấp
một cách cộng tác an toàn và hiệu quả hơn cho các doanh nghiệp

Downloaded by Heo Út ()