Đi từ một đến hai là một kỳ tích nhỏ trong hầu hết các ngữ cảnh. Nhưng trong thế giới vật lý lượng tử, làm như vậy là rất quan trọng. Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đã cố gắng phát triển các nguồn sáng lượng tử ổn định và đạt được hiện tượng được gọi là vướng víu cơ học lượng tử – một hiện tượng có các đặc tính gần giống khoa học viễn tưởng, trong đó hai nguồn sáng có thể ảnh hưởng lẫn nhau ngay lập tức và có khả năng tác động trên phạm vi rộng lớn. khoảng cách địa lý. Sự vướng víu là nền tảng cơ bản của các mạng lượng tử và là trung tâm của sự phát triển của một máy tính lượng tử hiệu quả.

Các nhà nghiên cứu từ Viện Niels Bohr đã công bố một kết quả mới trên tạp chí Science được đánh giá cao , trong đó họ đã thành công trong việc thực hiện điều đó. Theo Giáo sư Peter Lodahl, một trong những nhà nghiên cứu đứng sau kết quả này, đây là một bước quan trọng trong nỗ lực đưa sự phát triển của công nghệ lượng tử lên một tầm cao mới và để “lượng tử hóa” máy tính, mã hóa và internet của xã hội.

 “Bây giờ chúng tôi có thể điều khiển hai nguồn sáng lượng tử và kết nối chúng với nhau. Nghe có vẻ không nhiều, nhưng đó là một tiến bộ lớn và được xây dựng dựa trên 20 năm làm việc vừa qua. Bằng cách làm như vậy, chúng tôi đã tiết lộ chìa khóa để mở rộng quy mô công nghệ, điều rất quan trọng đối với các ứng dụng phần cứng lượng tử mang tính đột phá nhất,” Giáo sư Peter Lodahl, người đã tiến hành nghiên cứu lĩnh vực này từ năm 2001 cho biết.

Tất cả điều kỳ diệu xảy ra trong cái gọi là chip nano – không lớn hơn nhiều so với đường kính của một sợi tóc người – mà các nhà nghiên cứu cũng đã phát triển trong những năm gần đây.

Nguồn lượng tử vượt qua máy tính mạnh nhất thế giới

Nhóm của Peter Lodahl đang làm việc với một loại công nghệ lượng tử sử dụng các hạt ánh sáng, gọi là photon, làm chất vận chuyển vi mô để di chuyển thông tin lượng tử.

Mặc dù nhóm của Lodahl là những người đi đầu trong lĩnh vực vật lý lượng tử này, nhưng cho đến nay họ chỉ có thể điều khiển một nguồn sáng tại một thời điểm. Điều này là do các nguồn sáng cực kỳ nhạy cảm với “nhiễu” bên ngoài, khiến chúng rất khó bị sao chép. Trong kết quả mới của mình, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc tạo ra hai nguồn sáng lượng tử giống hệt nhau thay vì chỉ một.

“Sự vướng víu có nghĩa là bằng cách điều khiển một nguồn sáng, bạn sẽ ngay lập tức ảnh hưởng đến nguồn sáng kia. Điều này cho phép tạo ra toàn bộ mạng lưới các nguồn ánh sáng lượng tử rối rắm, tất cả chúng tương tác với nhau và bạn có thể thực hiện các hoạt động bit lượng tử theo cách giống như các bit trong máy tính thông thường, chỉ là mạnh hơn nhiều.” giải thích postdoc Alexey Tiranov, tác giả chính của bài báo.

Điều này là do bit lượng tử có thể đồng thời là 1 và 0, dẫn đến sức mạnh xử lý không thể đạt được bằng công nghệ máy tính ngày nay. Theo Giáo sư Lodahl, chỉ 100 photon phát ra từ một nguồn sáng lượng tử duy nhất sẽ chứa nhiều thông tin hơn siêu máy tính lớn nhất thế giới có thể xử lý.

Bằng cách sử dụng 20-30 nguồn ánh sáng lượng tử vướng víu, có khả năng xây dựng một máy tính lượng tử sửa lỗi phổ quát – “chén thánh” cuối cùng cho công nghệ lượng tử, mà các công ty CNTT lớn hiện đang bơm hàng tỷ USD vào.

Các tác nhân khác sẽ xây dựng dựa trên nghiên cứu

Theo Lodahl, thách thức lớn nhất là chuyển từ điều khiển một sang hai nguồn sáng lượng tử. Trong số những thứ khác, điều này khiến các nhà nghiên cứu cần phát triển các chip nano cực kỳ yên tĩnh và có khả năng kiểm soát chính xác đối với từng nguồn sáng.

Với đột phá nghiên cứu mới, nghiên cứu vật lý lượng tử cơ bản hiện đã sẵn sàng. Bây giờ là lúc các bên khác tiếp nhận công trình của các nhà nghiên cứu và sử dụng nó trong nhiệm vụ triển khai vật lý lượng tử trong một loạt công nghệ bao gồm máy tính, internet và mã hóa.

“Quá đắt đối với một trường đại học để xây dựng một cơ sở nơi chúng tôi kiểm soát 15-20 nguồn sáng lượng tử. Vì vậy, bây giờ chúng tôi đã góp phần hiểu biết về vật lý lượng tử cơ bản và thực hiện bước đầu tiên trên đường đi, việc mở rộng quy mô hơn nữa là một nhiệm vụ công nghệ rất nhiều,” Giáo sư Lodahl nói.