Словари дают точный ответ на этот вопрос: оба варианта правильные, потому что слово чай в родительном падеже имеет варианты: чая, чаю.
Орфографический словарь
чай 1, чая и чаю, предл. в чае и в чаю, мн. чаи, чаёв
Большой толковый словарь
1. ЧАЙ, -я (-ю) , предлож. в чае и в чаю; м. [тюрк. чай из китайск.] Так что можно говорить стакан (чашка) чая и стакан (чашка) чаю, выпить чая и выпить чаю.
Кроме того, этот вопрос не раз задавали справочной службе русского языка портала
gramota.ru. Пройдите по гиперсылке, чтобы убедиться в этом.
Приведу лишь один ответ с другой страницы.
Вопрос № 201811
Скажите, пожалуйста, какая форма правильная: чашка чаю или чашка чая Спасибо.
ludmila
Ответ справочной службы русского языка
Допустимы оба варианта: _чая_ и _чаю_. В современном литературном языке в количественном (партитивном) значении род. п. в письменной речи преобладает форма на -а (_чашка чая_). Но в разговорной речи часто употребляется флексия -у, особенно в глагольных конструкциях со значением неполного объекта (_хочу чаю_, _добавить сахару_ и т. п.).