Seminar: Quantum Internet in the Sky (Vision, Challenges, Solutions)

Fri, 15 May 2026 00:00:00 +0000

Đây là bài seminar tôi thực hiện cho một môn học tại SoICT, Đại học Bách khoa Hà Nội, lớp CH2025A, phân tích bài báo “Quantum Internet in the Sky: Vision, Challenges, Solutions & Future Directions” của Phuc V. Trinh và Shinya Sugiura, đăng trên IEEE Communications Magazine năm 2024.

Bài báo trình bày tầm nhìn về một Quantum Internet phân tầng, dùng vệ tinh và nền tảng trên không (HAPS, LAPS) làm hạ tầng truyền dẫn, kết hợp Free-Space Optics với phân phối khóa lượng tử. Chủ đề này nằm đúng ở giao điểm giữa hai hướng nghiên cứu tôi đang theo đuổi: QKD và FSO vệ tinh tại PTIT, và công nghệ vệ tinh trong chương trình Thạc sĩ Không gian tại USTH.

Khái niệm nền tảng

Bài báo mở đầu bằng một loạt khái niệm cốt lõi. Qubit là đơn vị thông tin lượng tử, tồn tại ở trạng thái chồng chất cho đến khi bị đo. Superposition là tổ hợp tuyến tính các trạng thái cơ sở, cho phép tính toán song song trên 2ⁿ trạng thái cùng lúc. Entanglement là tương quan phi cục bộ giữa hai qubit, nơi đo qubit này xác định ngay lập tức trạng thái qubit kia bất kể khoảng cách. No-Cloning Theorem là định lý cấm sao chép, khẳng định không thể tạo bản sao một qubit chưa biết mà không phá hủy trạng thái gốc.

Bốn khái niệm trên dẫn thẳng đến QKD, phân phối khóa mật mã bằng trạng thái lượng tử với bảo mật vô điều kiện. Hai chỉ số đi kèm là QBER, tỷ lệ lỗi bit lượng tử tăng bất thường khi có kẻ nghe lén, và Secret Key Rate, tốc độ sinh khóa bí mật sau khi sửa lỗi và khuếch đại riêng tư. Tôi giải thích kỹ hơn từng khái niệm này trong bài .

Phần hạ tầng của bài báo giới thiệu thêm nhóm khái niệm về Free-Space Optics và mạng phi mặt đất: FSO là truyền tín hiệu quang qua không khí hoặc chân không, yêu cầu line-of-sight; pointing error là sai lệch góc hướng chùm laser, tính bằng micro-radian; atmospheric turbulence là dao động chiết suất khí quyển gây beam wandering và scintillation. Ba lớp nền tảng LEO, HAPS và LAPS trải từ 500 km xuống dưới 5 km, mỗi lớp đều bị ràng buộc bởi SWaP-C, tức kích thước, trọng lượng, công suất và chi phí. Entanglement swapping cho phép nối hai node không có liên kết vật lý bằng phép đo Bell-state tại node trung gian, còn finite-key effects nhắc rằng một lượt bay ngang qua ngắn ngủi chỉ cho một số photon hữu hạn, kéo theo sai số thống kê lớn hơn lý thuyết tiệm cận. Tôi trình bày đầy đủ nhóm khái niệm này trong bài .

Bối cảnh và động lực

Phần thứ hai của bài báo đặt câu hỏi vì sao chủ đề này cấp thiết ngay lúc này, chứ không phải một mối quan tâm học thuật thuần túy. Dòng thời gian bắt đầu từ Feynman và Deutsch ở thập niên 1980, qua thuật toán Shor năm 1994 chứng minh khả năng phá RSA trong thời gian đa thức, đến Google Sycamore năm 2019 chứng minh ưu thế lượng tử. Các lộ trình hiện tại dự đoán khoảng 2030 đến 2035 là mốc máy tính lượng tử đủ mạnh để khai thác thực tế. Động lực cấp bách nhất nằm ở chiến lược thu thập hôm nay, giải mã ngày mai: kẻ tấn công có thể thu thập dữ liệu mã hóa ngay bây giờ, lưu trữ, rồi giải mã khi công nghệ đủ chín muồi. Tôi phân tích kỹ dòng thời gian này trong bài .

Trước mối đe dọa đó, hai hướng phòng thủ được phát triển song song. PQC là mật mã hậu lượng tử, chạy ở tầng phần mềm, dựa trên độ khó tính toán, triển khai được ngay với các chuẩn NIST 2024 như CRYSTALS-Kyber và Dilithium. QKD nằm ở tầng phần cứng, dựa trên định luật vật lý, đạt mức bảo mật lý thuyết thông tin nhưng cần hạ tầng mới. Bài báo tập trung vào QKD, đồng thời khẳng định PQC và QKD bổ sung nhau chứ không loại trừ. So sánh chi tiết hai hướng này nằm trong bài .

Cuối cùng, bài báo lý giải vì sao FSO là nền tảng tự nhiên cho QKD: so với RF và cáp quang mặt đất, FSO gần như không nhiễu nhiệt, hỗ trợ tốt đếm photon đơn, và quan trọng nhất là không cần trusted relay, vốn là điểm yếu chí mạng của QKD sợi quang khi một node bị lộ có thể làm sập toàn tuyến. Một liên kết vệ tinh LEO có thể phủ hàng nghìn km mà không cần trạm trung gian nào, đưa bảo mật lượng tử đầu cuối thành hiện thực. Tôi trình bày đầy đủ lập luận này trong bài .

Vì sao chủ đề này quan trọng với hướng nghiên cứu của tôi

Bài báo củng cố khung lý thuyết cho chính công việc tôi đang làm tại PTIT: mô hình hóa suy hao khí quyển và nhiễu loạn cho kênh FSO vệ tinh vùng nhiệt đới, hướng tới hệ thống SIKD mà tôi mô tả trong bài . Ba lớp nền tảng LEO, HAPS, LAPS mà bài báo đề xuất cũng mở ra một hướng mở rộng tự nhiên cho mô hình ba trạng thái thời tiết tôi đang phát triển, đặc biệt là liên kết LEO tới HAPS, nơi HAPS bay trên tầng mây nên tránh được hoàn toàn suy hao do mây, chỉ còn chịu ảnh hưởng từ tầng khí quyển thấp hơn.

Nguồn: Phuc V. Trinh, Shinya Sugiura, “Quantum Internet in the Sky: Vision, Challenges, Solutions & Future Directions,” IEEE Communications Magazine, 2024.

Moov'Hanoi: Mô phỏng giao thông đa phương thức tại Hà Nội

Mon, 01 Apr 2024 00:00:00 +0000

Tổng quan

Moov’Hanoi là dự án nghiên cứu quốc tế hợp tác giữa IRD/UMMISCO (Pháp), ĐH Thủy Lợi, và nhiều đối tác khác, nhằm giúp giao thông công cộng Hà Nội dễ tiếp cận và hấp dẫn hơn.

Tôi tham gia với vai trò thực tập sinh nghiên cứu tại ACROSS LAB, ĐH Thủy Lợi (04/2024 – 06/2025).

Công việc của tôi

Thu thập và phân tích dữ liệu khảo sát về di chuyển tại Hà Nội
Phân tích dữ liệu khám phá (EDA) để tìm insight
Phát triển mô hình mô phỏng giao thông đa tác tử trên nền tảng GAMA
Xây dựng kịch bản triển khai giải pháp
Hiệu chỉnh và xác thực mô hình

Công nghệ sử dụng

GAMA Platform — mô hình hóa và mô phỏng đa tác tử
Python — phân tích dữ liệu, xử lý khảo sát
QGIS — xử lý dữ liệu không gian

Kết quả

Trình bày và công bố bài báo tại Hội nghị Khoa học Quốc tế Gama Days 2024:

“Moov’Hanoi: A Data-Driven Agent-Based Model for Simulating Multimodal Urban Mobility in Hanoi”

Nghia Truong Tuan, Patrick Taillandier, Ines Langlet, Maxime Bisbau, Alexis Drogoul, Arnaud Grignard

Phát hiện mất rừng bằng ảnh vệ tinh ALOS-2 và Sentinel-1

Mon, 01 May 2023 00:00:00 +0000

Tổng quan

Dự án nghiên cứu tại Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (VNSC), phòng Ứng dụng Hệ thống Quan sát Trái Đất. Mục tiêu: sử dụng ảnh radar vệ tinh (SAR) để phát hiện nhanh các khu vực mất rừng tại Việt Nam.

Tôi tham gia với vai trò thực tập sinh (05/2023 – 11/2023).

Công việc của tôi

Học kiến thức nền tảng về Khoa học Trái Đất và Địa Vật lý
Thực hành xử lý ảnh viễn thám SAR (Synthetic Aperture Radar)
Kết hợp dữ liệu từ 2 vệ tinh: ALOS-2 (JAXA) và Sentinel-1 (ESA)
Phân tích thay đổi lớp phủ rừng theo thời gian

Công nghệ sử dụng

SNAP (ESA) — xử lý ảnh SAR
QGIS — phân tích không gian, trực quan hóa
Python — xử lý dữ liệu

Kết quả

Đồng tác giả bài báo tại Hội nghị Quốc tế GIS-IDEAS 2023:

“A Combination of ALOS-2, Sentinel-1 Imagery for Rapid Deforestation Detection in Vietnam”

Ngo Duc Anh, Vu Anh Tuan, Truong Tuan Nghia

Projects | Trương Tuấn Nghĩa

Seminar: Quantum Internet in the Sky (Vision, Challenges, Solutions)

Khái niệm nền tảng

Bối cảnh và động lực

Vì sao chủ đề này quan trọng với hướng nghiên cứu của tôi

Moov'Hanoi: Mô phỏng giao thông đa phương thức tại Hà Nội

Tổng quan

Công việc của tôi

Công nghệ sử dụng

Kết quả

Phát hiện mất rừng bằng ảnh vệ tinh ALOS-2 và Sentinel-1

Tổng quan

Công việc của tôi

Công nghệ sử dụng

Kết quả