​Viễn tải khoảng cách xa, độ chính xác cao mở đường cho Internet lượng tử

Mạng Internet lượng tử mới có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các thành phần sẵn có trên thị trường (Ảnh: Fermilab)

Rối lượng tử là một hiện tượng kỳ lạ nghe giống như phim khoa học viễn tưởng đối với lối tư duy vật lý cổ điển của chúng ta. Về cơ bản, 2 hoặc nhiều hạt có thể bện chặt với nhau đến mức thay đổi trạng thái của một hạt sẽ ngay lập thay đổi tức trạng thái của hạt kia, bất kể chúng cách xa nhau bao nhiêu.

Cơ chế mà Einstein tự gọi là “ma quái” này có thể được khai thác để tạo ra các mạng lượng tử. Các cặp photon có thể bị làm rối vào nhau và tách ra, cho phép dữ liệu được “viễn tải” giữa chúng trên một khoảng cách xa. Như một phần thưởng, các mạng này có thể an toàn hơn, vì bất kỳ tin tặc nào cố gắng đọc dữ liệu cũng có thể làm sai lệch dữ liệu đó.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ nhiều viện trường như Fermilab, AT&T, Caltech, Harvard, NASA JPL và Đại học Calgary đã trình diễn thực hiện viễn tải lượng tử rất chính xác, ổn định trên khoảng cách xa. Nhóm nghiên cứu gửi thông tin vượt qua 44 km với độ trung thực trên 90% - một kỷ lục về độ chuẩn xác với khoảng cách này.

Để làm điều này, nhóm đã thêm một node mạng thứ 3 ở giữa, giữa người gửi và người nhận. Để đưa thông tin từ A đến B, trước tiên cả hai bên gửi một photon đến C. Người nhận B gửi một phần tử của một cặp vướng víu và giữ phần tử còn lại. Khi 2 photon của A và B gặp nhau tại C, chúng bị vướng víu vào nhau, do đó thông tin từ photon của A được truyền đến cả hai photon của B nhờ liên kết rối lượng tử. Trên thực tế, việc này cơ bản giống như viễn tải thông tin từ A đến B.

Đó không phải là khoảng cách xa nhất mà viễn tải lượng tử đã đạt được. Vào năm 2015, thông tin được viễn tải qua sợi quang hơn 100 km và vào năm 2017, các nhà khoa học Trung Quốc đã phá vỡ kỷ lục bằng cách viễn tải chuyển dữ liệu một cách hiệu quả hơn 1.200 km, sử dụng một vệ tinh làm điểm giữa.

Nhưng thí nghiệm mới đánh dấu một bước đột phá về độ chuẩn xác trên khoảng cách dài. Ví dụ, kỷ lục 100 km đạt độ chuẩn xác khoảng 80%, do vậy 90% là một bước tiến ấn tượng. Nhóm nghiên cứu cũng cho hay cấu trúc thử nghiệm chủ yếu sử dụng các thành phần có sẵn ngoài thị trường, có nghĩa là mạng Internet lượng tử trong tương lai sẽ có thể được xây dựng trên hạ tầng hiện có.

HA (Caltech)