Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Viễn cảnh dịch chuyển tức thời tưởng như chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng đang dần trở thành hiện thực, nhờ những bước đột phá trong lĩnh vực vật lý lượng tử. Và mới đây, các nhà khoa học tại Đại học Northwestern (Mỹ) đã thực hiện được điều chưa từng có: dịch chuyển tức thời một hạt lượng tử qua hạ tầng internet công cộng không phải hệ thống chuyên dụng. Đây có thể là nền móng cho Internet lượng tử mạng lưới siêu nhanh, siêu bảo mật của tương lai.
Cốt lõi của dịch chuyển tức thời lượng tử là một hiện tượng gọi là vướng víu (rối) lượng tử. Khi hai hạt bị vướng víu, chúng sẽ giữ liên kết “vô hình” với nhau, bất kể khoảng cách xa đến đâu. Thay đổi trạng thái ở hạt này sẽ khiến hạt kia lập tức phản ứng theo như thể chúng chia sẻ một dạng thông tin tức thời vượt mọi rào cản vật lý.
Khi các nhà khoa học truyền trạng thái lượng tử từ hạt A sang hạt B (đã vướng víu), hạt B sẽ “hóa thân” thành bản sao lượng tử hoàn hảo của hạt A, còn hạt A sẽ biến mất. Điều này tạo nên hình thức dịch chuyển tức thời, không phải về vật chất mà là về thông tin lượng tử một bước quan trọng để tiến tới truyền tải tức thời các hệ thống phức tạp hơn trong tương lai.
Các thí nghiệm trước đây chỉ có thể thực hiện điều này trong môi trường cực kỳ kiểm soát, với dây cáp quang riêng biệt và cách ly cao. Nhưng lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu ở Northwestern đã thành công khi sử dụng mạng internet thật có tốc độ 400 Gbps, nơi vẫn đang vận hành hàng loạt dịch vụ như video, tin nhắn và giao dịch.
Để thực hiện thí nghiệm, nhóm nghiên cứu phải đảm bảo một photon hạt ánh sáng mang trạng thái lượng tử vẫn giữ được tính vướng víu khi “bơi” trong dòng dữ liệu khổng lồ của internet. Tưởng tượng như một chiếc xe máy nhỏ phải len lỏi giữa xa lộ kẹt xe.
Bí quyết nằm ở cách điều chỉnh điều kiện ánh sáng để giảm nhiễu và tán xạ, giúp tín hiệu photon giữ được “bản chất lượng tử” khi đi qua hạ tầng truyền tải sẵn có. Điều này chưa từng được làm trước đây và nó mở ra khả năng lớn: không cần xây dựng lại toàn bộ mạng lưới, mà vẫn có thể phát triển Internet lượng tử trên nền tảng hiện tại.
Nếu thành công, Internet lượng tử sẽ là một cuộc cách mạng giống như sự xuất hiện của internet ngày nay so với thư tín truyền thống. Nó có thể tạo ra những ứng dụng mà hiện tại chúng ta còn chưa tưởng tượng được: từ trí tuệ nhân tạo thông minh hơn, mô hình khí hậu chính xác hơn, đến bảo mật thông tin gần như tuyệt đối.(popularmechanics)
Rối lượng tử: Chìa khóa cho dịch chuyển tức thời
Cốt lõi của dịch chuyển tức thời lượng tử là một hiện tượng gọi là vướng víu (rối) lượng tử. Khi hai hạt bị vướng víu, chúng sẽ giữ liên kết “vô hình” với nhau, bất kể khoảng cách xa đến đâu. Thay đổi trạng thái ở hạt này sẽ khiến hạt kia lập tức phản ứng theo như thể chúng chia sẻ một dạng thông tin tức thời vượt mọi rào cản vật lý.
Khi các nhà khoa học truyền trạng thái lượng tử từ hạt A sang hạt B (đã vướng víu), hạt B sẽ “hóa thân” thành bản sao lượng tử hoàn hảo của hạt A, còn hạt A sẽ biến mất. Điều này tạo nên hình thức dịch chuyển tức thời, không phải về vật chất mà là về thông tin lượng tử một bước quan trọng để tiến tới truyền tải tức thời các hệ thống phức tạp hơn trong tương lai.
Các thí nghiệm trước đây chỉ có thể thực hiện điều này trong môi trường cực kỳ kiểm soát, với dây cáp quang riêng biệt và cách ly cao. Nhưng lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu ở Northwestern đã thành công khi sử dụng mạng internet thật có tốc độ 400 Gbps, nơi vẫn đang vận hành hàng loạt dịch vụ như video, tin nhắn và giao dịch.
Internet lượng tử: Không cần xây mới, chỉ cần cải tiến
Để thực hiện thí nghiệm, nhóm nghiên cứu phải đảm bảo một photon hạt ánh sáng mang trạng thái lượng tử vẫn giữ được tính vướng víu khi “bơi” trong dòng dữ liệu khổng lồ của internet. Tưởng tượng như một chiếc xe máy nhỏ phải len lỏi giữa xa lộ kẹt xe.
Bí quyết nằm ở cách điều chỉnh điều kiện ánh sáng để giảm nhiễu và tán xạ, giúp tín hiệu photon giữ được “bản chất lượng tử” khi đi qua hạ tầng truyền tải sẵn có. Điều này chưa từng được làm trước đây và nó mở ra khả năng lớn: không cần xây dựng lại toàn bộ mạng lưới, mà vẫn có thể phát triển Internet lượng tử trên nền tảng hiện tại.
Nếu thành công, Internet lượng tử sẽ là một cuộc cách mạng giống như sự xuất hiện của internet ngày nay so với thư tín truyền thống. Nó có thể tạo ra những ứng dụng mà hiện tại chúng ta còn chưa tưởng tượng được: từ trí tuệ nhân tạo thông minh hơn, mô hình khí hậu chính xác hơn, đến bảo mật thông tin gần như tuyệt đối.(popularmechanics)
