Máy tính lượng tử: thêm một khó khăn được giải quyết
Để chế tạo được máy tính lượng tử, các nhà khoa học vẫn phải đối mặt với một vài thách thức. Một trong những thách thức đó là, các máy tính lượng tử rất dễ bị "tổn thương" bởi tác động của môi trường xung quanh. Các ngoại lực có thể phá hủy rất nhanh cấu trúc thông tin của máy tính lượng tử, hiện tượng này còn được gọi là "sự li khai" ("decoherence") - ngược với "sự kết hợp" ("coherence").
Để xử lý một cách kết hợp thông tin lượng tử, người ta sử dụng phương pháp có liên quan đến điện động lực học lượng tử (QED).
Trong phương pháp này, các nhà khoa học sử dụng một hốc nhỏ để có được động học kết hợp giữa một nguyên tử và một photon - tức là sử dụng những tấm gương để điều khiển các tính chất bức xạ của một nguyên tử.
Các nhà khoa học ở Viện Công nghệ California (Caltech) là những người đi đầu trong phương pháp này. Gần đây, họ đã công bố một bước tiến quan trọng trong việc tạo ra một sự phân bố kết hợp thông tin lượng tử.
Trong công trình đăng trên Physical Review Letters, nhà vật lý David Boozer và các đồng nghiệp của Viện Công nghệ California (California Institute of Technology – Caltech, Mỹ) đã mô tả sự chuyển trạng thái thuận nghịch của một xung ánh sáng kết hợp đi đến và đi ra từ trạng thái nội tại của một nguyên tử bị bẫy trong hốc quang. Quan sát này đã lần đầu tiên xác minh được giả thiết của nhà vật lý nguyên tử Ignacio Cirac về quan hệ thuận nghịch của của các trạng thái lượng tử giữa ánh sáng và vật chất khi sử dụng hốc QED để tạo ra sự kết cặp cho tương tác nguyên tử-photon.
Mô hình thí nghiệm (Theo Phys. Rev. Lett. 98 (2007) 193601).
"Kết quả hay nhất của nghiên cứu này chính là sự minh họa tính thuận nghịch (tức là tính kết hợp) đối với các quá trình phát xạ và hấp thụ ánh sáng," Boozer nói. "Tính kết hợp của quá trình này có nghĩa là nó bảo toàn sự chồng chập các trạng thái lượng tử, từ đó mở ra con đường cho việc kết nối thông tin lượng tử giữa nguyên tử và ánh sáng".
Các nguyên tử có thường có thời gian kết hợp dài, đóng vai trò như những qubit "đứng yên", hay những điểm nút của mạng lưới. Còn các photon đóng vai trò như những qubit "bay nhảy", chúng là các kênh lượng tử nối kết các nút trên những khoảng cách dài.
"Về nguyên tắc, trong một máy tính lượng tử có một vài cổng logic, mỗi cổng này thực hiện một vận hành lượng tử cơ sở đối với một hoặc hai qubit đứng yên," Boozer giải thích. "Những cổng logic được nối kết với nhau trong một mạng lưới, sao cho đầu ra của một cổng có thể được chuyển đi theo một qubit 'bay nhảy' đến đầu vào của cổng kế tiếp. Như vậy, vấn đề ở đây là cần tìm cách để chuyển những qubit đứng yên thành những qubit bay nhảy và ngược lại. Và nghiên cứu này của chúng tôi đã minh họa được cách đó".
Với khả năng biến đổi thuận nghịch trạng thái của qubit từ "bay nhảy" sang "đứng yên" và ngược lại, các nhà khoa học đã đạt được bước tiến quan trọng trong sự truyền thông tin lượng tử một cách kết hợp trong một mạng lưới, đồng thời môi trường bên ngoài không thể phá hoại được thông tin đó.
"Trong công trình này, qubit được mã hoá theo các trạng thái số photon của ánh sáng và các mức siêu tinh tế của nguyên tử," Boozer nói. "Trong tương lai, chúng tôi có một kế hoạch hay ho là sẽ mã hóa theo bậc tự do phân cực của ánh sáng và các mức con của nguyên tử trong từ trường. Đồng thời chúng tôi cũng sẽ nghiên cứu làm tăng hiệu quả của quá trình truyền trạng thái". (Xem chi tiết của công trình tại Phys. Rev. Lett. 98, 193601 (2007)).
Donquichote
- CityQ Car-eBike - Xe đạp điện kiểu dáng ôtô (Thứ Hai, 22:30:07 11/01/2021)
- Sạc điện thoại siêu tốc với công nghệ laser mới (Thứ Hai, 22:30:05 21/12/2020)
- iPhone 12 dính lỗi thường xuyên rớt sóng mạng (Thứ bảy, 21:54:02 05/12/2020)
- Quạt cây tự động quay theo người dùng (Thứ sáu, 22:45:09 04/12/2020)
- 8 sự thật thú vị về Stephen King, tác giả tiểu thuyết kinh dị... (Thứ bảy, 22:07:08 24/10/2020)
- Dịch vụ xăm đường chỉ tay để thay đổi vận mệnh gây sốt... (Thứ bảy, 21:01:03 24/10/2020)
- Lenovo ra mắt bộ tứ màn hình cao cấp ThinkVision dành cho người... (Thứ bảy, 20:01:05 24/10/2020)
- Microsoft công bố giải pháp giúp giảm thiểu mức độ ô nhiễm... (Thứ bảy, 19:05:04 24/10/2020)
- Khổ thân châu Âu: iPhone 12 bán tại đây đắt hơn, 5G chậm hơn... (Thứ bảy, 15:07:07 24/10/2020)
- Phát hiện ra cơ quan mới có thể có trong cổ họng con người (Thứ bảy, 14:03:07 24/10/2020)
- Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn ngưng gội đầu trong vòng một năm?
- 7 thảm họa thiên nhiên có thể sắp xảy ra
- Sự thật về chế độ máy bay và 20 bí mật về điện thoại của bạn
- 7 bí ẩn trên Trái đất đã khiến khoa học đau đầu cả nghìn năm qua mà vẫn chưa có lời giải
- Các nhà thiên văn học bó tay trước sự tồn tại của hành tinh này
-
Cơ hội hiếm hoi quan sát hành tinh màu xanh da trời vài ngày tới
Thứ tư, 20:00:04 20/01/2021
-
EU cho hay: "Sâu bột an toàn, người có thể ăn được"
Thứ Ba, 23:30:04 19/10/2021
-
Hệ sao kỳ quái chưa từng thấy cách Trái đất 1.800 năm ánh sáng
Thứ Ba, 22:50:07 19/01/2021
-
Loài người có thể đơn độc trong vũ trụ
Thứ Ba, 22:35:07 19/01/2021
-
Chuyện về con nhện đi săn nhện: Thạo binh pháp như "Gia Cát Lượng", đầy mưu hèn kế bẩn để săn mồi bằng mọi giá
Thứ Ba, 21:27:09 19/01/2021
-
Bức thư tiết lộ những năm cuối đời đầy đau đớn của Napoléon
Thứ năm, 21:35:07 14/01/2021
-
Tàu chở hàng SpaceX lần đầu tự động tách khỏi trạm ISS
Thứ năm, 21:16:06 14/01/2021
-
Phát hiện chuẩn tinh cách Trái đất hơn 13 tỷ năm ánh sáng
Thứ năm, 20:45:03 14/01/2021