Còn nhớ hồi năm ngoái các nhà khoa học đã lợi dụng hiện tượng rối hạt của 2 electron để thực hiện phép “dịch chuyển tức thời”, gởi đi 1 thông điệp trong khoảng cách 3 mét. Bây giờ họ đã xác lập một kỷ lục mới: mở rộng khoảng cách đó ra thành gần 2 km. Tương lai về điện toán lượng tử, mật mã lượng tử,… lại có thêm một bước tiến mới để trở nên gần với thực tế hơn.
Rối hạt còn gọi là vướng víu lượng tử là một hiệu ứng trong cơ học lượng tử mà ở đó, trạng thái lượng tử của 2 hoặc nhiều vật thể có thể có liên hệ với nhau dù chúng ở khoảng cách nào. Trong một ví dụ, có thể tạo ra 2 vật thể mà nếu spin của vật thể này quay xuống dưới thì spin của cái kia sẽ quay lên, hoặc ngược lại, có thể spin của cả 2 sẽ giống nhau.
Xin nói thêm, spin là một đại lượng vật lý, bản chất là một momen động lượng và là một khái niệm thuần túy lượng tử mà không có sự tương ứng trong cơ học cổ điển. Nếu như trong cơ học cổ điển momen được biểu diễn bằng công thức L = r x p thì trong cơ học lượng tử, momen spin vẫn tồn tại mặc dù hạt có khối lượng bằng 0 bởi lẽ spin là bản chất nội tại của hạt đó. Các hạt cơ bản đều có spin bằng 1/2 ngay cả khi nó là chất điểm hoặc không có cả cấu trúc nội tại.
Bằng cách lợi dụng hiện tượng rối ren của các hạt cơ bản mà cụ thể ở đây là các electron, các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford tuyên bố đã gởi đi một thông điệp bằng 2 electron vướng víu nhau từ khoảng cách 2 km. Nhà vật lý học Leo Yu, một thành viên trong nhóm nghiên cứu cho biết: “Spin của electron là một đơn vị cơ bản trong máy tính lượng tử. Nghiên cứu lần này có thể mở đường cho sự phát triển của mạng lưới lượng tử, cho phép chúng ta gởi dữ liệu với độ an toàn cực cao từ khắp nơi trên thế giới.”
Tuy nhiên vấn đề ở đây là các electron bị giới hạn trong các nguyên tử. Và để “gỡ” được 2 electron để rối ren qua 1 khoảng cách dài (và cho phép các máy tính trong mạng lượng tử giao tiếp với nhau) thì người ta cần dùng các photon hành động như một “sứ giả” truyền thông điệp.
Áp dụng cách làm này, các nhà nghiên cứu đã “ghép nối” photon và electron thông qua quá trình gọi là “tương quan lượng tử”. Tuy nhiên, bấy giờ xuất hiện một vấn đề nữa là các photon có thể thay đổi hướng spin trong quá trình di chuyển trong sợi cáp quang. Để khắc phục điều này, nhóm nghiên cứu tại Stanford đã tạo ra một “com tem thời gian” ứng xử như một điểm tham chiếu cho các photon, cho phép chúng ta xác nhận rằng các photon được đưa tới đích với spin đúng chiều ban đầu.
Và cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tạo nên cặp electron vướng víu cách nhau 2 km thông qua một sợi cáp quang dẫn photon Từ đây, hy vọng về những hệ thống điện toán lượng tự, mật mã lượng tử và cả viễn thông điện tử lại có thêm bước tiến mới, đưa nó tới gần với thực tế hơn.
Tham khảo Stanford, Engadget, Wiki
Nguồn tinhte.vn
Đăng ngày: 30/11/2015