TS. Âu Thị Hường là cựu sinh viên K55 Quốc tế Vật lý, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Ảnh: NV

Một linh kiện bán dẫn có kích thước chỉ vài micromet, nhỏ hơn nhiều so với đường kính sợi tóc, nhưng chứa những cấu trúc được chế tạo với độ chính xác ở thang nanomet. Đây là một trong những bộ phận quan trọng mà TS Âu Thị Hường cùng đội ngũ kỹ sư tại Quandela, doanh nghiệp công nghệ của Pháp, đang nghiên cứu và tổ chức sản xuất để phục vụ máy tính lượng tử quang học.

Trong giai đoạn 2022–2025, dây chuyền sản xuất do chị phụ trách đã nâng hiệu suất thu nhận photon của linh kiện từ 25% lên 80%. Độ sáng đầu ra sợi quang cũng tăng từ 5% lên 61%. Những kết quả này đến từ quá trình cải tiến vật liệu, thiết kế quang học và quy trình chế tạo, nhằm đưa công nghệ phát triển trong phòng thí nghiệm tiến gần hơn tới khả năng sản xuất công nghiệp.

Từ giảng đường Vật lý Hà Nội đến phòng nghiên cứu tại Pháp

TS. Âu Thị Hường là cựu sinh viên K55 Quốc tế Vật lý, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Theo hồ sơ ORCID, chị theo học chương trình cử nhân Vật lý tại trường trong giai đoạn 2010–2014, trước khi sang Pháp tiếp tục con đường học tập và nghiên cứu.

Năm 2015, chị bắt đầu chương trình thạc sĩ tại ENS Paris-Saclay. Giai đoạn 2016–2019, chị thực hiện nghiên cứu sinh tiến sĩ tại đây, tập trung vào quang học và nguồn photon đơn.

Luận án tiến sĩ của chị nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa và điều khiển nguồn photon đơn bằng các cấu trúc quang tử hai chiều và ba chiều làm từ vật liệu polymer ở nhiệt độ phòng. Đây là hướng nghiên cứu liên quan trực tiếp đến một bài toán quan trọng của công nghệ lượng tử: tạo ra, thu nhận và kiểm soát từng hạt ánh sáng với hiệu suất cao.

TS. Âu Thị Hường hướng dẫn nhân viên xử lý quy trình liên quan đến hoá chất. Ảnh: NV

Năm 2019, chị là đồng tác giả công trình khoa học quốc tế High Directional Radiation of Single Photon Emission in a Dielectric Antenna, đăng trên tạp chí ACS Photonics. Nghiên cứu tập trung vào khả năng điều khiển hướng phát xạ của photon đơn thông qua cấu trúc ăng-ten điện môi. Cùng năm, chị hoàn thành luận án tiến sĩ, tích lũy nền tảng chuyên môn về quang học lượng tử, vật liệu và kỹ thuật chế tạo các cấu trúc quang tử siêu nhỏ.

Từ tháng 2/2021, TS. Âu Thị Hường bắt đầu làm việc tại Quandela, doanh nghiệp chuyên phát triển máy tính lượng tử quang học của Pháp.

Chế tạo nguồn photon đơn cho máy tính lượng tử

Khác với máy tính thông thường sử dụng bit để biểu diễn thông tin dưới dạng 0 hoặc 1, máy tính lượng tử sử dụng qubit – đơn vị thông tin lượng tử có thể tồn tại trong trạng thái chồng chập và liên kết lượng tử.

Với kiến trúc máy tính lượng tử quang học, photon được sử dụng để mang thông tin lượng tử. Các hạt ánh sáng này đi qua hệ thống mạch quang tử có thể cấu hình, trong đó những phép biến đổi quang học được thực hiện để xử lý thông tin.

Một bộ phận quan trọng của hệ thống là nguồn phát photon đơn. Công nghệ này sử dụng các chấm lượng tử (quantum dot) trong cấu trúc bán dẫn để tạo ra từng hạt ánh sáng riêng lẻ, phục vụ quá trình mã hóa và truyền thông tin lượng tử.

TS. Âu Thị Hường hiện giữ vị trí Giám đốc phụ trách sản xuất nguồn bán dẫn, đảm nhiệm việc phát triển và tổ chức sản xuất các nguồn photon đơn bán dẫn. Ảnh: Quandela

Tại Quandela, TS. Âu Thị Hường hiện giữ vị trí Giám đốc phụ trách sản xuất nguồn bán dẫn, đảm nhiệm việc phát triển và tổ chức sản xuất các nguồn photon đơn bán dẫn. Công việc đòi hỏi sự kết hợp giữa vật lý lượng tử, quang học, khoa học vật liệu và kỹ thuật chế tạo bán dẫn.

Dấu ấn nghiên cứu của chị còn được ghi nhận trong công trình A versatile single-photon-based quantum computing platform, đăng trên tạp chí Nature Photonics năm 2024. TS. Âu Thị Hường có tên trong danh sách tác giả. Phần ghi nhận đóng góp khoa học xác định chị cùng một số nhà nghiên cứu khác tham gia chế tạo nguồn photon đơn dựa trên chấm lượng tử.

Công trình cho thấy sự tham gia trực tiếp của nữ tiến sĩ người Việt vào quá trình phát triển phần cứng phục vụ điện toán lượng tử, một lĩnh vực đòi hỏi trình độ chuyên môn cao và sự phối hợp giữa nhiều ngành khoa học, kỹ thuật.

Nâng hiệu suất thu nhận photon từ 25% lên 80%

Theo TS. Âu Thị Hường, quá trình chuyển từ nghiên cứu hàn lâm sang sản xuất công nghiệp khiến chị thay đổi cách nhìn về kết quả khoa học.

Trong phòng thí nghiệm, một linh kiện đạt hiệu suất cao qua một lần thử nghiệm có thể được xem là thành công. Tuy nhiên, trong sản xuất công nghiệp, yêu cầu không dừng ở một kết quả tốt. Hiệu suất phải được tái tạo ổn định trên số lượng lớn sản phẩm, đồng thời duy trì độ tin cậy trong điều kiện vận hành thực tế.

Đối với linh kiện lượng tử, thách thức còn lớn hơn do thiết bị rất nhạy cảm với những thay đổi nhỏ của môi trường. Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao hiệu suất, nhóm sản xuất phải kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định và khả năng vận hành lâu dài.

TS. Âu Thị Hường cùng các đồng nghiệp tại Quandela trong một buổi làm việc. Ảnh: NV

Trong giai đoạn 2022–2025, nhóm do chị phụ trách đã nâng hiệu suất thu nhận photon từ 25% lên 80%, đồng thời tăng độ sáng đầu ra sợi quang từ 5% lên 61%.

Để đạt được kết quả này, đội ngũ phải giải quyết nhiều khâu liên quan, từ tối ưu vật liệu, điều chỉnh thiết kế quang học, ứng dụng kỹ thuật mới đến cải tiến quy trình sản xuất trong phòng sạch. Quá trình đó cũng bao gồm việc phân tích hàng trăm kết quả thử nghiệm chưa đạt kỳ vọng để tìm ra nguyên nhân và phương án khắc phục.

Với TS. Âu Thị Hường, giá trị của quá trình cải tiến không chỉ nằm ở những chỉ số kỹ thuật được nâng lên mà còn ở khả năng xác định nguyên nhân vật lý đằng sau mỗi kết quả, tái tạo thành công trên dây chuyền và vận dụng kinh nghiệm để phát triển các thế hệ linh kiện tiếp theo.

Đây cũng là điểm khác biệt giữa nghiên cứu cơ bản và khoa học ứng dụng. Kết quả nghiên cứu không chỉ mở rộng hiểu biết về tự nhiên mà còn phải có khả năng chuyển hóa thành công nghệ, sản phẩm và quy trình sản xuất có thể vận hành ổn định.

Quá trình chuyển từ nhà nghiên cứu trực tiếp sang người điều hành sản xuất cũng làm thay đổi quan niệm của chị về thành công. Nếu trước đây niềm vui chủ yếu đến từ việc tự mình giải quyết một bài toán khó, hiện nay chị coi trọng hơn khả năng xây dựng đội ngũ đủ năng lực xử lý những vấn đề phức tạp.

Theo chị, một công nghệ không thể phát triển bền vững nếu chỉ phụ thuộc vào một vài cá nhân xuất sắc. Đằng sau một sản phẩm công nghệ cần có hệ thống đồng bộ, bao gồm thiết bị, quy trình, kiểm soát chất lượng, nhân lực, quản lý và lộ trình làm chủ công nghệ.

Kết nối chuyên gia Việt ở châu Âu với cơ hội công nghệ trong nước

Bên cạnh công việc tại Quandela, TS. Âu Thị Hường còn quan tâm đến việc kết nối cộng đồng người Việt làm công nghệ cao ở nước ngoài với các cơ hội phát triển trong nước.

Chị là người khởi xướng mạng lưới Vietnamese High-Tech Youths in Europe, hướng tới kết nối người Việt đang học tập, nghiên cứu và làm việc trong các lĩnh vực bán dẫn, trí tuệ nhân tạo và công nghệ lượng tử tại châu Âu.

Theo định hướng của mạng lưới, cộng đồng chuyên gia công nghệ cao người Việt ở nước ngoài có nhiều nhân lực giỏi nhưng nguồn lực còn phân tán. Trong khi đó, không ít người đang học tập và làm việc tại nước ngoài chưa nắm rõ nhu cầu, cơ hội cũng như những bài toán công nghệ thực tế tại Việt Nam. Việc kết nối được kỳ vọng giúp các mối quan hệ chuyên môn phát triển thành những dự án hợp tác cụ thể.

TS. Âu Thị Hường cũng đề cập đến cơ hội để Việt Nam tham gia chuỗi giá trị công nghệ lượng tử. Theo chị, Việt Nam không nhất thiết phải tự phát triển toàn bộ một hệ thống máy tính lượng tử ngay từ đầu mà cần lựa chọn những lĩnh vực phù hợp với năng lực hiện có như phần mềm, thuật toán, viễn thông, bán dẫn, quang học và chế tạo linh kiện.

TS Âu Thị Hường trong hoạt động trao đổi, chia sẻ về công nghệ tại Việt Nam. Ảnh: NV

Quá trình phát triển năng lực lượng tử có thể bắt đầu từ tiếp cận công nghệ, tiếp tục bằng hấp thụ tri thức và từng bước tiến tới làm chủ những công nghệ thành phần có giá trị.

Theo nữ tiến sĩ, khoảng cách giữa một kết quả nghiên cứu xuất sắc và sản phẩm công nghiệp vẫn còn rất lớn. Vì vậy, cần tăng cường kết nối giữa trường đại học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp và các nhóm kỹ thuật để tránh đầu tư phân tán, đồng thời hình thành năng lực nghiên cứu, sản xuất có chiều sâu.

Đối với phụ nữ theo đuổi khoa học và công nghệ, TS. Âu Thị Hường cho rằng sự tự tin cần được xây dựng trên năng lực thực chất. Từng làm việc trong môi trường quốc tế với đội ngũ kỹ sư phần lớn là nam giới, chị nhận thấy uy tín chuyên môn không đến từ chức danh mà được hình thành qua khả năng giải quyết vấn đề, lập luận khoa học và kết quả thực nghiệm.

Chị cũng nhấn mạnh rằng việc sẵn sàng thừa nhận một kết luận chưa chính xác không làm giảm uy tín của nhà khoa học mà là nền tảng để xây dựng niềm tin trong tập thể nghiên cứu.

Với những nữ sinh đang cân nhắc theo đuổi các ngành khoa học, kỹ thuật, TS. Âu Thị Hường khuyến khích các bạn không nên tự giới hạn lựa chọn quá sớm. Theo chị, khoa học không chỉ đòi hỏi kiến thức toán học hay vật lý mà còn cần tư duy phân tích, sáng tạo, sự bền bỉ, khả năng giao tiếp và tổ chức.

Từ giảng đường Vật lý tại Hà Nội đến vị trí quản lý sản xuất trong lĩnh vực công nghệ lượng tử tại Pháp, hành trình của TS. Âu Thị Hường cho thấy một hướng phát triển nghề nghiệp của trí thức Việt Nam trong lĩnh vực công nghệ sâu: tham gia nghiên cứu, phát triển phần cứng và trực tiếp giải quyết bài toán đưa kết quả khoa học vào quy trình sản xuất công nghiệp.