Nghiên cứu thành công chip lượng tử với tốc độ ánh sáng

Các nhà khoa học tại nhiều quốc gia công nghệ phát triển đã nghiên cứu thành công các chip lượng tử bao gồm bốn phân tử ánh sáng liên đới hay còn gọi là các photon với khả năng thực hiện các xử lý trên vài trăm kênh đồng thời.

Nói một cách cụ thể, các nhà nghiên cứu đang bước gần hơn đến việc chế tạo một con chip tương tự như trong những chiếc điện thoại thông minh và máy tính với điểm khác biệt là khả năng tính toán và xử lý dữ liệu ở tốc độ ánh sáng.

"Điều này cho thấy một trình độ chưa từng thấy về độ tinh vi trong việc tạo ra các "hạt photon vướng víu" trên một con chip," David Moss, đồng trưởng nghiên viên từ Đại học Công nghệ Swinburne, Australia phát biểu.

“Chúng ta không chỉ tạo nên những cặp photon ở trạng thái rối trên đồng thời vài trăm kênh. Đây còn là lần đầu tiên chúng ta thành công trong việc tạo nên trạng thái rối của 4 cặp photon trên một con chip”.

Tính toán lượng tử là một hệ thống siêu việt dựa trên các phân tử ở trạng thái rối. Khi hai phân tử liên đới với nhau, nó sẽ tạo một liên kết chặt chẽ mà mọi tác động đến một nguyên tử sẽ có ảnh hưởng đến nguyên tử còn lại, mặc dù chúng ở cách xa nhau.

Nguyên lý này rất hữu dụng trong các phép tính toán - thường bị giới hạn bởi các số 1 và 0 bởi vì các phân tử ở trạng thái rối có thể hiển thị không phải chỉ với 1 và 0 mà bởi các “siêu vị trí” cho phép chúng có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn rất nhiều. Nó giúp tạo nên những máy tính điện tử có khả năng xử lý mọi dữ liệu trên thế giới và đưa ra một giải pháp chỉ trong vài giờ.

Các chip máy tính ngày nay sử dụng các trạng thái điện tử (electron state) khác nhau để mã hóa cho các số 0 và 1. Đến nay, nhiều nghiên cứu về tính toán lượng tử đã tập trung vào làm rối các hạt điện tử để đẩy nhanh tốc độ xử lý của máy tính. Tuy nhiên, việc chuyển đổi sang hạt photon đang được nhiều nghiên cứu áp dụng bởi vì các hạt photon có khả năng di chuyển ở tốc độ ánh sáng.

Đây là một đặc tính quan trọng bởi vì chúng ta đã sử dụng các hạt photon để gửi thông tin với tốc độ cao qua hệ thống cáp quang. Tuy nhiên, hiện tại những thông tin này khi được tiếp nhận bởi máy tính của người dùng thì bị chậm lại do phải chuyển đổi qua các hạt electron.

Vì vậy, hãy tưởng tượng máy tính của bạn không chỉ có khả năng xử lý các hạt photon mà còn có khả năng xử lý ở tốc độ lượng tử, với sức mạnh và tốc độ chưa từng có tiền lệ. Đây chính là điều mà nhóm Swinburne đang ấp ủ với con chip lượng tử siêu việt hoàn toàn mới.

Con chip được tạo nên nhờ sử dụng “bộ tạo lược tần số quang” giúp làm rối các hạt photon trong một con chip điện tử. Điều này cho phép họ tạo nên những hạt photon ở trạng thái rối với độ phức tạp cao hơn, trên nhiều kênh song song và giúp con chip hoạt động tốt hơn.

Ấn tượng hơn, con chip được tạo nên như những con chip máy tính thông thường mà chúng ta vẫn sử dụng. Điều đó đồng nghĩa với việc chúng có thể được lắp đặt và sử dụng trong các máy tính xách tay hay điện thoại.

“Công nghệ này sẽ mở ra một cánh cổng mới với việc phổ cập máy tính lượng tử quang học đến mọi người dùng.” Đồng trưởng nhóm dự án Roberto Morandotti, viện nghiên cứu khoa học Montreal, Canada chia sẻ.