Nghiên cứu thành công thiết bị phát cho internet lượng tử siêu bảo mật

Đường truyền internet của chúng ta hiện nay sử dụng chùm ánh sáng trong cáp quang để giao tiếp thông tin. Do đó, nó có thể bị chặn và đọc trộm mà không hề hay biết. Ý tưởng về sử dụng internet lượng tử là lưu trữ thông tin trong từng hạt ánh sáng riêng biệt, gọi là photon hay lượng tử ánh sáng. Khi đó chúng không thể bị “hack” bởi đo lường photon mà không phá hủy chúng là điều không thể.

Mặc dù đã có một động lực rất hấp dẫn, tạo ra internet lượng tử là điều không hề dễ dàng. Các nhà khoa học phải vật lộn trong nhiều năm để tìm ra cách nào đó để sản xuất một chùm photon đơn, đạt đến trạng thái lượng tử.

Tuy nhiên, công việc này mới đây đã được giải quyết bởi một nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Stanford, Hoa Kỳ. Họ đã thiết lập được một nguồn sáng tạo chùm photon đơn hiệu quả, hay còn gọi là “lượng tử ánh sáng”. Đây sẽ là cơ sở cho các kết nối của tương lai, khi máy tính và internet đều đã dựa trên vật lý lượng tử.

Thời đại internet lượng tử đang đến gần

Nguồn sáng được tạo ra thực chất là một laser siêu nhỏ, đạt tới kích thước nanomet. Nó truyền ánh sáng qua vật liệu Galium Arsennide, hoạt động giống như một bộ lọc. Qua đó, một phần ánh sáng bị giữ lại, đồng thời tạo ra các lượng tử ánh sáng màu xanh.

“Vấn đề quan trọng nhất cần giải quyết là ánh sáng lượng tử rất yếu”, giáo sư Jelena Vuckovic của Đại học Stanford giải thích. “Vì vậy, chúng tôi đã tạo ra cách này để lọc ánh sáng không mong muốn, cho phép tín hiệu lượng tử dễ dàng được nhận diện hơn”.

Có thể hình dung bộ lọc làm việc tương tự cách một tai nghe chống ồn. “Ánh sáng tạo ra từ laser giống như tiếng nhiễu vậy, nó ngăn cản chúng ta nhìn được lượng tử ánh sáng”, Kenvin Fischer, tác giả chính của nghiên cứu cho biết. “Chúng tôi loại bỏ ánh sáng nền và tín hiệu lượng tử sẽ lộ diện rõ ràng”.

Mô tả cơ chế lọc để nhận diện lượng tử ánh sáng

Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu đã phải dành nhiều năm để hiểu về những ánh sáng nền gây nhiễu của laser trông như thế nào. Sau đó, họ phải tạo ra một nguồn sáng đối lập với nó. Điều chỉnh chính xác cách hai nguồn sáng chồng lên nhau, chúng sẽ triệt tiêu hoàn toàn, để lộ lượng tử ánh sáng.

“Đây là một phát triển rất hứa hẹn”, Vuckovic nói. “Nó mở ra con đường cho chúng ta đến với truyền thông lượng tử siêu bảo mật”.

Ngay lúc này, nhóm nghiên cứu đã chuyển sang xây dựng một nguyên mẫu thiết bị phát photon sử dụng trong internet lượng tử. Trước đó, năm 2015, lần đầu tiên các nhà khoa học Mỹ thiết lập được kỷ lục vận chuyển thông tin lượng tử trên khoảng cách 100 km. Cùng với sự phát triển không ngừng của máy tính lượng tử, có vẻ một tương lai tuyệt vời đang đến rất gần.

Tham khảo Sciencealert