Lần đầu tiên, các nhà khoa học thực hiện thành công dịch chuyển lượng tử giữa hai con chip

Ta chưa hiểu hết về cơ học lượng tử hay rối lượng tử (thứ được Albert Einstein gọi là “hoạt động kỳ quái từ xa”), vậy mà ta vẫn ứng dụng được nó để đạt được đột phá công nghệ, thế mới tài chứ! Đúng vào ngày cuối cùng của năm ngoái, các nhà khoa học đạt được thành tựu mới: lần đầu tiên, họ có thể dịch chuyển lượng tử thành công giữa hai con chip máy tính.

Đột phá này có nghĩa rằng các nhà khoa học đã có thể truyền thông tin giữa hai con chip mà không cần dây dẫn điện, mà lợi dụng rối lượng tử - liên kết hai hạt lại để có thể truyền dữ liệu qua không khí. Dù rằng thành công này mới chỉ diễn ra trong phòng thí nghiệm, nhưng không thể phủ nhận tiềm năng của đột phá mới.

“Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chúng tôi đã có thể biểu diễn một liên kết rối lượng tử chất lượng cao giữa hai con chip, hai hạt photon trong hai chip riêng biệt đã thể hiện cùng một trạng thái lượng tử,” nhà vật lý lượng tử Dan Llewellyn tới từ Đại học Bristol, Anh cho hay. “Mỗi con chip đều được lập trình để thực hiện một loạt các tác vụ, tận dụng được trạng thái rối lượng tử của hạt.”

Trên lý thuyết, hai hạt có thể rối lượng tử với nhau dù ở xa thế nào, ở hai con chip cách nhau vài mét hay ở hai đầu Vũ trụ. Một khi chúng đã rối, chỉ cần xác định trạng thái một hạt là sẽ biết được trạng thái của hạt còn lại. 

Để đạt được đột phá này, đội ngũ nghiên cứu tạo ra nhiều cặp photon rối lượng tử, mã hóa thông tin lượng tử vào trong chúng, đảm bảo những thông tin đó chính xác và không ảnh hưởng tới trạng thái lượng tử của hạt.

“Thử nghiệm đầu tàu là khi chúng tôi tiến hành dịch chuyển tức thời thông tin giữa hai con chip, khi mà trạng thái lượng tử của hạt được truyền giữa hai chip ngay khi chúng tôi tiến hành đo đạc lượng tử,” giáo sư Llewellyn nói. 

Thử nghiệm sau đó của nhóm nghiên cứu cho thấy thông tin đạt tính chính xác tới 91%.

Ảnh chụp "trạng thái rối lượng tử".

Càng ngày, ta càng thấy nhiều đột phá trong ngành tin học lượng tử, cụ thể hơn là tìm ra các cách tận dụng rối lượng tử, nhưng bản chất của nó vẫn thế: rất khó để điều khiển được rối lượng tử theo ý mình. Các hệ thống vận hành việc truyền tín hiệu thông qua rối lượng tử vẫn rất cồng kềnh, chưa kể giá thành đắt đỏ. 

Nhưng rồi những đột phá như nghiên cứu hôm nay đây khiến chúng ta mừng rỡ cho một tương lai lượng tử: khi mà ai cũng có thể sở hữu sức mạnh tính toán lượng tử trong tay, lướt web trên một mạng Internet bảo mật tuyệt đối, truyền tín hiệu mà không bị can thiệp. 

Nghiên cứu mới cũng giúp ích cho ngành vật lý lượng tử bắt tay được với công nghệ chip silicon vốn đang có trong mọi đồ điện tử. 

“Trong tương lai, chỉ cần một con chip silicon được gắn thiết bị photon lượng tử, vẫn ứng dụng công nghệ điều khiển như trong máy tính cổ điển, sẽ mở rộng cách cửa cho một hệ thống liên lạc lượng tử và xử lý thông tin,” nhà vật lý học lượng tử Jianwei Wang, đang công tác tại Đại học Peking, phát biểu.

Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Nature Physics.

Tham khảo ScienceAlert