Các nhà nghiên cứu đạt được sự vướng víu lượng tử với 14 photon cùng một lúc

Phát hiện này sẽ rất hữu ích trong việc phát triển lĩnh vực máy tính lượng tử và truyền thông.
Các nhà nghiên cứu đạt được sự vướng víu lượng tử với 14 photon cùng một lúc
Sự kích thích lặp đi lặp lại của nguyên tử làm cho một số photon đơn vướng vào nhau được phát ra liên tiếp.

Các nhà nghiên cứu tại Viện quang học lượng tử Max Planck đã thiết lập một kỷ lục mới sau khi đạt được một sự vướng víu lượng tử của 14 photon, lớn nhất được ghi nhận cho đến nay, một thông cáo báo chí của tổ chức cho biết.

Rối lượng tử, được Albery Einstein mô tả nổi tiếng là "hành động ma quái ở khoảng cách xa" là một hiện tượng trong đó các hạt trở nên đan xen vào nhau theo cách mà chúng không còn tồn tại riêng lẻ, và việc thay đổi đặc tính cụ thể của một hạt dẫn đến sự thay đổi ngay lập tức hạt còn lại, ngay cả khi nó ở rất xa.

Mặc dù khoa học không giải thích được điều này, nhưng các thí nghiệm đã chứng minh thành công rằng vướng víu lượng tử tồn tại và thậm chí đã trở thành nền tảng của các công nghệ sắp tới như điện toán lượng tử, nơi các hạt vướng víu được sử dụng để lưu trữ và xử lý thông tin. Theo cách nói của máy tính, chúng được gọi là bit lượng tử hoặc qubit.

Các photon vướng víu lượng tử
Các nhà khoa học trước đây đã tìm cách vướng vào hàng nghìn tỷ nguyên tử khí. Mặc dù điều này có thể hữu ích để chứng minh hiện tượng, nhưng nó không thể được sử dụng cho mục đích tính toán khi cần có sự vướng víu được kiểm soát nhiều hơn.

Do đó, các nhà nghiên cứu tại Viện quang học lượng tử Max Planck đã chuẩn bị đạt được điều này. Họ đặt một nguyên tử rubidi trong một khoang quang học để nó bị bắn phá bằng các hạt ánh sáng và bật ra sóng điện từ. Khi nguyên tử bị tia laze tác động ở một tần số cụ thể, nó đã chuẩn bị sẵn một đặc tính nhất định. Sau đó, một xung điều khiển riêng biệt được chiếu vào nó, khiến nó phát ra một photon vướng vào nguyên tử.

Quá trình sau đó được lặp lại cho đến khi toàn bộ chuỗi photon được tạo ra, tất cả đều vướng vào nhau. Giữa mỗi lần phát xạ, nguyên tử được quay, điều này giúp tạo ra sự vướng víu của 14 photon, thông cáo báo chí cho biết.

Các nhà nghiên cứu không chỉ khẳng định rằng đây là số lượng lớn nhất các photon vướng vào một nguyên tử trong phòng thí nghiệm mà còn là quy trình hiệu quả nhất được phát triển cho đến nay, với hiệu suất phát hiện nguồn là 43%.

Nói một cách dễ hiểu, điều đó có nghĩa là cứ mỗi giây nhấn nút để bắn ra tia laser, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra một photon ánh sáng có thể được sử dụng cho một ứng dụng cụ thể. Các nhà nghiên cứu khẳng định, điều này đã giải quyết được trở ngại lâu nay trên con đường của máy tính lượng tử dựa trên phép đo, có thể mở rộng.

Điều này sẽ có ứng dụng như thế nào?
Rối lượng tử của 14 photon được tạo ra bằng phương pháp này có vẻ quá thấp khi so sánh với các phương pháp khác. Tuy nhiên, các photon được tạo ra trên các phương pháp đó được tạo ra một cách ngẫu nhiên và không thể đóng gói. Vì một nguyên tử đơn lẻ được các nhà nghiên cứu sử dụng trong phương pháp này, họ có thể tạo ra các photon theo cách xác định cao, điều này cần thiết cho các ứng dụng lượng tử.

Ngoài tính toán lượng tử, nghiên cứu cũng có thể giúp thúc đẩy giao tiếp lượng tử, nơi thông tin được gửi qua cáp quang sẽ không dễ bị khai thác. Thông cáo báo chí cho biết, phương pháp do các nhà nghiên cứu phát triển sẽ cho phép gửi thông tin lượng tử qua các photon vướng víu, không chỉ tồn tại một lượng ánh sáng thất thoát nhất định mà còn đảm bảo thông tin liên lạc an toàn.

Ngân Nguyễn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM