TP. Hải Phòng mở quyền truy cập phòng thí nghiệm lượng tử ảo cho 4 trường đại học

Đưa phòng thí nghiệm đến gần người học

Chiều ngày 13/8, tại Trung tâm Văn hóa xứ Đông, Sở Khoa học và Công nghệ (KH&CN) TP. Hải Phòng phối hợp với Công ty CP Dữ liệu Lượng tử tổ chức lễ bàn giao bản quyền truy cập Phòng thí nghiệm lượng tử ảo VQLab phục vụ giảng dạy, nghiên cứu tại các trường đại học (ĐH) trên địa bàn thành phố.

Đợt đầu, quyền truy cập VQLab được trao cho 4 trường, gồm: Trường ĐH Hải Phòng, Trường ĐH Hàng hải Việt Nam, Trường ĐH Hải Dương và Trường ĐH Thành Đông. Đại diện lãnh đạo các trường đã ký biên bản bàn giao, tiếp nhận tài khoản quản trị cấp trường để triển khai khai thác hệ thống.

Đây là bước đi đáng chú ý trong quá trình đưa công nghệ lượng tử từ một lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu trở thành nội dung có thể tiếp cận ngay trong môi trường đào tạo ĐH.

Theo giới thiệu tại buổi lễ, VQLab do Công ty CP Dữ liệu Lượng tử thiết kế, cho phép mô phỏng và thực hành chuyên sâu ở mức thiết bị phần cứng lượng tử. Hệ thống hướng tới việc bổ trợ tư duy kỹ thuật bằng môi trường trực quan, đồng thời không đòi hỏi máy tính cấu hình cao mà chỉ cần thiết bị có trình duyệt web và kết nối mạng.

Nền tảng hiện được triển khai thí điểm trên cụm máy chủ nội bộ của Sở KH&CN TP. Hải Phòng với tên miền qlab.haiphong.gov.vn. Như vậy, thay vì phải chờ đến khi có đầy đủ thiết bị vật lý mới bắt đầu đào tạo, giảng viên và sinh viên có thể làm quen với công nghệ lượng tử thông qua môi trường mô phỏng.

13 miền công nghệ lõi trong một nền tảng

VQLab được xây dựng trên một lõi mô phỏng thống nhất, bao phủ 13 miền công nghệ lõi nhằm phục vụ các nhu cầu đào tạo và nghiên cứu chuyên sâu.

Hệ thống tích hợp các phân hệ như truyền khóa lượng tử (QKD), sinh số ngẫu nhiên lượng tử (QRNG), cảm biến lượng tử và mạch quang tử tích hợp. Các phân hệ được cài đặt và vận hành trên hạ tầng Trung tâm Dữ liệu của Sở KH&CN TP. Hải Phòng.

Điểm đáng chú ý là VQLab không chỉ hướng đến mô phỏng một số khái niệm cơ bản. Nền tảng được thiết kế theo hướng mô phỏng ở mức thiết bị phần cứng, qua đó tạo môi trường để người học tiếp cận tư duy kỹ thuật và thực hành các bài toán liên quan đến công nghệ lượng tử.

Hệ thống cũng cung cấp kiến trúc quản trị đa đơn vị, cho phép giảng viên tạo lớp học, quản lý người học và giao bài tập theo các chỉ tiêu kỹ thuật. Kho học liệu đi kèm gồm 8 bộ tài liệu, giáo trình được biên soạn song ngữ. Đây là những yếu tố có thể giúp VQLab chuyển từ một công cụ trình diễn công nghệ thành một nền tảng hỗ trợ đào tạo thường xuyên.

Với các ngành có liên quan trực tiếp như Công nghệ thông tin, Điện tử - Viễn thông, Vật lý, toán học và các lĩnh vực kỹ thuật, sinh viên có thể tiếp cận những bài toán lượng tử ngay trong quá trình học tập, thay vì chỉ tìm hiểu thông qua giáo trình hoặc các bài giảng lý thuyết.

“Bệ phóng” cho đào tạo nhân lực lượng tử

Theo TS. Phạm Ngọc Minh, Viện Công nghệ thông tin (CNTT), Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam (VAST), việc đưa phòng thí nghiệm lượng tử ảo vào các trường ĐH có ý nghĩa trước hết ở khả năng mở rộng cơ hội tiếp cận một lĩnh vực công nghệ mới và có yêu cầu đầu tư hạ tầng cao.

Với công nghệ lượng tử, người học không chỉ cần kiến thức lý thuyết mà còn cần môi trường để quan sát, mô phỏng và thực hành các bài toán kỹ thuật. Trong điều kiện nhiều cơ sở đào tạo chưa thể đầu tư ngay các phòng thí nghiệm vật lý chuyên dụng, nền tảng mô phỏng có thể đóng vai trò như một hạ tầng đào tạo trung gian.

Phòng thí nghiệm ảo không thay thế hoàn toàn phòng thí nghiệm vật lý. Tuy nhiên, nó có thể giúp sinh viên hình thành kiến thức và kỹ năng nền tảng trước khi tiếp cận các hệ thống phần cứng thực tế.

Đáng chú ý, việc nhiều trường cùng khai thác một nền tảng dùng chung cũng tạo ra lợi thế về chi phí và khả năng kết nối. Thay vì mỗi trường phải tự đầu tư một hệ thống riêng, hạ tầng được tổ chức theo hướng dùng chung, trong khi các trường tập trung vào khai thác cho đào tạo và nghiên cứu.

Từ góc độ phát triển nguồn nhân lực, cách tiếp cận này giúp đưa công nghệ lượng tử ra khỏi phạm vi của một số nhóm nghiên cứu chuyên sâu, mở rộng cơ hội tiếp cận đến sinh viên các ngành liên quan.

Nếu được tích hợp vào chương trình đào tạo một cách phù hợp, môi trường mô phỏng có thể trở thành nền tảng để sinh viên tiếp tục phát triển đồ án, khóa luận, đề tài nghiên cứu khoa học và từng bước tiếp cận các bài toán ứng dụng.

Lượng tử không còn chỉ nằm trên trang giáo trình

Đối với sinh viên, rào cản lớn khi tiếp cận công nghệ lượng tử không chỉ nằm ở độ phức tạp của kiến thức mà còn ở điều kiện thực hành.

Các khái niệm như qubit, mạch lượng tử, truyền khóa lượng tử, cảm biến lượng tử hay sinh số ngẫu nhiên lượng tử có tính trừu tượng cao. Nếu chỉ học qua tài liệu, sinh viên khó hình dung đầy đủ cách các hệ thống vận hành và mối quan hệ giữa các thành phần kỹ thuật.

Lê Tuấn Hoàng, sinh viên Trường ĐH Hàng hải Việt Nam, là một trong những người học sẽ có cơ hội tiếp cận VQLab từ môi trường ĐH.

Với sinh viên các ngành kỹ thuật, việc có một nền tảng thực hành trực tuyến giúp quá trình học không chỉ dừng ở tiếp nhận kiến thức. Người học có thể thử nghiệm, quan sát kết quả và từng bước hình thành tư duy giải quyết vấn đề.

Đặc biệt, việc có thể truy cập phòng thí nghiệm thông qua trình duyệt web giúp giảm những hạn chế về thời gian và không gian. Sinh viên có thể chủ động tiếp tục thực hành ngoài giờ học, đồng thời có điều kiện thử nghiệm nhiều phương án trước khi thực hiện các bài toán phức tạp hơn.

Từ những trải nghiệm ban đầu, VQLab có thể trở thành điểm xuất phát cho các nhóm sinh viên quan tâm đến lượng tử, các câu lạc bộ nghiên cứu hoặc những đồ án liên ngành kết hợp CNTT, điện tử, vật lý và toán học. Đây cũng chính là khoảng không gian mà một phòng thí nghiệm vật lý đắt tiền chưa chắc có thể cung cấp cho số lượng lớn người học trong cùng một thời điểm.

Bài toán hàng triệu USD và lời giải từ hạ tầng dùng chung

Một trong những khó khăn lớn nhất đối với đào tạo và nghiên cứu lượng tử là chi phí. Để xây dựng một phòng thí nghiệm lượng tử vật lý, các cơ sở giáo dục phải đầu tư hệ thống thiết bị chuyên dụng, hạ tầng kỹ thuật và điều kiện vận hành phù hợp. Kinh phí có thể lên tới hàng triệu USD, vượt xa khả năng đầu tư của nhiều trường ĐH.

Không chỉ là câu chuyện mua thiết bị, phòng thí nghiệm lượng tử còn cần đội ngũ có chuyên môn để vận hành, bảo trì và khai thác. Nếu đầu tư khi nguồn nhân lực chưa đủ mạnh, nguy cơ thiết bị không được sử dụng hiệu quả cũng là một vấn đề cần tính đến. Trong bối cảnh đó, phòng thí nghiệm ảo có thể giúp giải quyết một phần bài toán theo hướng “đi trước một bước”: đào tạo con người và xây dựng năng lực sử dụng trước khi mở rộng đầu tư phần cứng.

Mô hình này cũng cho phép các trường đánh giá nhu cầu thực tế, xác định những hướng đào tạo và nghiên cứu có tiềm năng trước khi triển khai các khoản đầu tư lớn hơn. Theo hướng tiếp cận này, giá trị của VQLab không nằm ở việc thay thế thiết bị thật, mà ở khả năng tạo ra một môi trường mở rộng cơ hội tiếp cận công nghệ với chi phí hợp lý hơn.

Từ “3 nhà” đến hệ sinh thái đào tạo

Việc bàn giao VQLab cũng được xác định là bước triển khai mô hình hợp tác “3 nhà”: Nhà nước - Nhà trường - Nhà doanh nghiệp. Trong đó, Sở KH&CN TP. Hải Phòng giữ vai trò kiến tạo, định hướng chính sách và tổ chức hạ tầng dùng chung. Các trường ĐH trực tiếp khai thác hệ thống phục vụ đào tạo, thực hành và nghiên cứu. DN cung cấp giải pháp kỹ thuật, đồng hành về tài liệu và giáo trình tham khảo. Mô hình này tạo điều kiện để các nguồn lực được kết nối thay vì phân tán.

Đối với Nhà nước, một hạ tầng dùng chung có thể phục vụ nhiều cơ sở đào tạo. Đối với nhà trường, việc tiếp cận nền tảng có sẵn giúp giảm thời gian và chi phí xây dựng hệ thống ban đầu. Còn doanh nghiệp có điều kiện tiếp nhận phản hồi từ người dùng, tiếp tục hoàn thiện công nghệ và phát triển các bài toán ứng dụng.

Đây là cách tiếp cận phù hợp với một công nghệ mới, khi chi phí đầu tư ban đầu cao nhưng thị trường nhân lực và nhu cầu sử dụng vẫn đang trong quá trình hình thành.

Từ mô phỏng đến nghiên cứu và ứng dụng

Sau lễ bàn giao, 4 trường ĐH được yêu cầu chủ động khai thác tài khoản quản trị, cấp tài khoản cho giảng viên và sinh viên; từng bước lồng ghép nội dung thực hành VQLab vào các học phần phù hợp thuộc lĩnh vực CNTT, Điện tử - Viễn thông, Vật lý và các ngành liên quan. Các trường cũng được khuyến khích triển khai đồ án, khóa luận và đề tài nghiên cứu khoa học gắn với ứng dụng công nghệ lượng tử.

Sở KH&CN TP. Hải Phòng sẽ phối hợp tổ chức tập huấn, bảo đảm hạ tầng và đường truyền, đồng thời tiếp nhận nhu cầu từ các trường ĐH khác trên địa bàn để tham mưu cấp quyền khai thác bổ sung. Nếu được triển khai đồng bộ, VQLab có thể tạo thành chuỗi từ học lý thuyết - mô phỏng - thực hành - nghiên cứu - ứng dụng.

Đây cũng là điều quan trọng đối với một công nghệ có tính liên ngành cao như lượng tử. Sinh viên CNTT có thể tiếp cận thuật toán và tính toán lượng tử; sinh viên điện tử - viễn thông nghiên cứu truyền thông lượng tử; sinh viên vật lý đi sâu vào nguyên lý và thiết bị; trong khi các nhóm liên ngành có thể phát triển những bài toán mới.

Về lâu dài, sự kết nối giữa các trường còn có thể hình thành mạng lưới đào tạo và nghiên cứu lượng tử trên địa bàn, tạo điều kiện chia sẻ học liệu, giảng viên, đề tài và kết quả nghiên cứu.

Chuẩn bị nhân lực trước khi đầu tư lớn

Phát biểu tại lễ bàn giao, ông Nguyễn Cao Thắng, Ủy viên Thành ủy, Giám đốc Sở KH&CN TP. Hải Phòng, nhấn mạnh việc triển khai VQLab nằm trong yêu cầu thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và Quyết định số 21/2026/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về Danh mục công nghệ chiến lược.

Theo lãnh đạo Sở, TP. Hải Phòng xác định chủ động chuẩn bị hạ tầng và nguồn nhân lực chất lượng cao để tiếp cận các công nghệ lõi, trong đó có công nghệ lượng tử, là nhiệm vụ quan trọng.

Trong khuôn khổ chương trình, đại diện các trường ĐH cũng tham quan Trung tâm Dữ liệu và Trung tâm Điều hành thông minh (IOC) Hải Phòng.

Việc bàn giao phòng thí nghiệm lượng tử ảo cho 4 trường ĐH vì thế không chỉ là một hoạt động trao quyền truy cập nền tảng công nghệ. Xa hơn, đây là bước thử nghiệm một mô hình phát triển nguồn nhân lực cho công nghệ chiến lược theo hướng hạ tầng dùng chung, Nhà nước kiến tạo, nhà trường khai thác và doanh nghiệp đồng hành.

Với sinh viên như Lê Tuấn Hoàng, công nghệ lượng tử từ một lĩnh vực còn khá xa có thể bắt đầu bằng những thao tác trên một trình duyệt web. Với giảng viên, đó là thêm một công cụ để đưa kiến thức trừu tượng vào bài giảng. Còn với các nhà quản lý và chuyên gia như TS. Phạm Ngọc Minh, đây có thể là bước trung gian cần thiết để hình thành năng lực trước khi tiến tới những phòng thí nghiệm lượng tử vật lý quy mô lớn.

Từ một phòng thí nghiệm ảo, mục tiêu lớn hơn là hình thành một thế hệ người học có khả năng hiểu, thực hành và từng bước nghiên cứu công nghệ lượng tử. Đây sẽ là nền tảng quan trọng để TP. Hải Phòng xây dựng năng lực nhân lực KH&CN, đồng thời chuẩn bị vị thế cho thành phố trong quá trình tiếp cận và làm chủ các công nghệ chiến lược trong những năm tới./.