Viễn tải lượng tử (quantum teleportation), là quá trình trong đó thông tin về trạng thái của một hệ lượng tử có thể được truyền đi giữa hai địa điểm. Điều này đòi hỏi sự trợ giúp của các phương thức truyền thông truyền thống và sự vướng víu lượng tử trước đó giữa các điểm gửi và nhận. Vào năm 2017, các nhà khoa học Trung Quốc đã đạt được một thành tựu mới - họ dịch chuyển tức thời (teleport) một số tính chất của photon từ Trái đất lên một vệ tinh trong không gian.
Viễn tải lượng tử
Theo Business Insider, để thực hiện việc viễn tải lượng tử, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một máy phát đặc biệt gọi là Ngari, đặt trên dãy núi Tây Tạng... Để tạo ra trạng thái vướng víu của các photon, các nhà nghiên cứu đã chiếu tia laser cực tím qua một tinh thể đặc biệt. Tinh thể này sẽ tạo ra các cặp photon với trạng thái phân cực ngược. Như vậy, họ đã tạo ra các đối tượng gọi là qubit, hay các bit vướng víu lượng tử.
-
- Quá trình phân tách các photon thành các cặp photon phân cực vuông góc với nhau. (Ảnh: Wikipedia)
Các chùm tia laser và các cặp photon vướng víu lượng tử sau đó được tách ra bằng gương. Một photon được giữ lại trên mặt đất trong khi cái còn lại được gửi tới vệ tinh Micius với số lượng khoảng 4.080 photon mỗi giây. Vệ tinh này chuyển động trên quỹ đạo cách Trái đất 870 dặm (1.400 km). Thí nghiệm đã phá vỡ tất cả các kỷ lục viễn tải lượng tử hiện tại về khoảng cách giữa hai qubit. Và đó là lần đầu tiên viễn tải lượng tử được sử dụng để gửi thông tin vào không gian.
Thành công này mở ra viễn cảnh tạo ra một mạng Internet lượng tử mạnh hơn nhiều so với những gì chúng ta sử dụng hiện nay. Một mạng Internet như vậy sẽ an toàn đến mức không ai có thể nghe lén được ngay cả với quản trị viên. Tốc độ của mạng Internet này sẽ như thế nào? Các nhà khoa học cho rằng bạn sẽ có thể tải xuống toàn bộ một phần của chương trình Netflix yêu thích chỉ trong 10 giây thay vì phải chờ vài giờ.
Trạng thái 3 chiều của photon - Qutrit
Gần đây, nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc và Áo cũng đạt được một thành tựu đột phá khác trong viễn tải lượng tử. Họ đã thực hiện việc dịch chuyển tức thời các trạng thái lượng tử 3 chiều lần đầu tiên trong lịch sử. Nghiên cứu này có thể đóng góp cho sự phát triển của máy tính lượng tử. Trong thí nghiệm của họ, các nhà nghiên cứu đã dịch chuyển tức thời trạng thái lượng tử 3 chiều của một photon sang một photon ở xa khác.
Theo Phys.Org, trước đây, chỉ có các trạng thái hai chiều ('qubit') được truyền đi. Tuy nhiên trong lần này, các nhà khoa học đã thành công trong việc dịch chuyển tức thời một trạng thái ba chiều, cái gọi là 'qutrit'.
-
- Internet lượng tử có thể truyền thông tin với dữ liệu cực lớn. (Ảnh: Youtube)
Các hệ lượng tử có số chiều cao hơn có khả năng truyền thông tin lớn hơn nhiều so với các qubit. Do đó, nghiên cứu mở đường cho khả năng Internet lượng tử sẽ có thể di chuyển một lượng lớn dữ liệu ở tốc độ cao. Mặc dù nghiên cứu hiện tại chỉ đề cập đến việc truyền các trạng thái lượng tử 3 chiều, nhưng về mặt lý thuyết nó có thể mở rộng ra nhiều chiều hơn. Các nhà nghiên cứu hiện muốn tập trung vào việc truyền toàn bộ trạng thái lượng tử của một photon hoặc nguyên tử. Nghiên cứu được thực hiện bởi Đại học Khoa học và Công nghệ tại Trung Quốc cùng với Viện Hàn lâm Khoa học Áo và Đại học Vienna.
Văn Thiện (biên dịch)
Theo Visiontimes
