Các nhà vật lí tại trường Đại học California, Santa Barbara (UCSB), vừa thành công trong việc kết hợp ánh sáng laser với các electron bị bẫy để phát hiện và điều khiển trạng thái lượng tử dễ vỡ của các electron mà không xóa mất nó. Đây là một tiến bộ quan trọng hướng đến sử dụng vật lí lượng tử để mở rộng công suất điện toán và để truyền thông trên những cự li dài mà không có khả năng bị nghe trộm. Công trình trên đăng tải trực tiếp tại trang Science Express.
Nghiên cứu trên, đứng đầu là David Awschalom, giáo sư vật lí, kĩ thuật điện và kĩ thuật máy tính, và là giám đốc của Trung tâm Điện tử học Spin và Điện toán lượng tử thuộc UCSB, cùng chàng nghiên cứu sinh Bob Buckley, khai thác một tính chất kì lạ của thế giới lượng tử vi mô: khả năng kết hợp những thứ rất khác nhau.
Sử dụng các electron bị bẫy trong một khiếm khuyết cỡ một nguyên tử bên trong một tinh thể kim cương mỏng, kết hợp với ánh sáng laser có màu sắc thích hợp, các nhà khoa học đã chứng tỏ được rằng có thể tạo ra trong thời gian ngắn ngủi một hỗn hợp của ánh sáng và vật chất. Sau khi tạo ra hỗn hợp ánh sáng-vật chất này, họ có thể sử dụng các phép đo ánh sáng để xác định trạng thái của các electron.
Tương tự, bằng cách khảo sát tách biệt với các electron, họ chứng minh được rằng cấu hình electron không bị ánh sáng phá hủy. Thay vì thế, nó bị biến đổi – một minh chứng đẹp của sự điều khiển trên các trạng thái lượng tử bằng ánh sáng. “Việc thao tác trên trạng thái lượng tử một electron độc thân trong một chất bán dẫn mà không phá hỏng thông tin được cho là một phát triển khoa học cực kì hứng thú với tiềm năng tác động công nghệ to lớn”, Awschalom nói.
Việc bảo quản các trạng thái lượng tử là một trở ngại lớn trong lĩnh vực điện toán lượng tử mới ra đời. Một ưu điểm của thông tin lượng tử nó không bao giờ bị sao chép, không giống như thông tin truyền giữa các máy tính ngày nay, cung cấp một số đo an ninh được bảo đảm bởi các điều kiện cơ bản của tự nhiên. Khả năng đo một trạng thái lượng tử mà không phá hỏng nó là bước quan trọng trong sự phát triển của các công nghệ khai thác lợi tích của thế giới lượng tử.
Buckley nói: “Có lẽ một ngày nào đó, kim cương sẽ trở thành cái quan trọng đối với máy tính lượng tử như silicon đối với máy tính kĩ thuật số ngày nay – những viên gạch cấu trúc của lôgic, bộ nhớ, và truyền thông. Thí nghiệm của chúng tôi cung cấp một công cụ mới để làm cho điều đó xảy ra”.
Nguồn: PhysOrg.com
