Công nghệ lượng tử hiện thực hóa khoa học viễn tưởng

Hội nghị Khoa học Lượng tử thế giới (ICQT) tại Moscow (Nga) là hoạt động được tổ chức 2 năm/lần. - Nguồn: TECH INSIDER

Tại Hội nghị Khoa học Lượng tử thế giới (ICQT) diễn ra tại Moscow (Nga), các nhà khoa học đã “trình làng” công trình nghiên cứu của mình và thảo luận về tính ứng dụng của chúng.

1. Hệ thống máy tính lượng tử toàn cầu

Nhóm của giáo sư Mikhail Lukin chế ra máy tính lượng tử mạnh nhất thế giới hiện nay. - Nguồn: TECH INSIDER

Máy tính lượng tử luôn là nỗi ám ảnh của giới chuyên ngành lượng tử trên khắp thế giới. Khái niệm này lần đầu tiên được nhắc đến vào những năm 1980 bởi nhà vật lý học nổi tiếng Richard Feynman.

Nhiều nỗ lực của cả giới khoa học và giới tài chính đang đổ dồn vào công nghệ của tương lai này. Công nghệ lượng tử là chìa khóa giải quyết tất cả những vấn đề tưởng chừng không thể hoặc ‘tối kỵ’ đối với máy tính của chúng ta ngày nay.

Hiện tại, nghiên cứu của giáo sư đại học Harvard Mikhail Lukin là ‘phát hoa tiêu’ đầu tiên chứng minh máy tính lượng tử không phải là khoa học viễn tưởng.

Nhóm của Lukin đã tạo ra máy tính lượng tử mạnh nhất thế giới. Nó chỉ sử dụng 51 bit lượng tử để thực hiện các phép tính của mình.

Hầu hết các máy tính lượng tử thường không ổn định và không thể sử dụng. Tuy nhiên, sáng chế của nhóm Lukin được nhà sáng lập Viện Lượng tử Nga Serguei Beloussov đánh giá “giống như một chiếc máy bay có thể cất cánh, xoay chuyển và hạ cánh rất nhẹ nhàng”.

2. Cuộc gọi đến sao Hỏa

Giao tiếp với sao Kim nay đã là chuyện có thể. - Nguồn: TECH INSIDER

Tùy vị trí của Trái đất và sao Hỏa trong Thái dương hệ mà sóng radio có thể mất từ 3 đến 22 phút để di chuyển giữa 2 hành tinh. Nếu không có một phương thức dẫn truyền hiệu quả hơn, mạng Internet trên sao Hỏa không thể thành sự thật.

Công nghệ lượng tử có thể giải quyết sự ngắt quãng này và tạo thành một đường truyền liên tục hiện quả trong không gian.

Tiến sĩ Arkady Fedorov, người đứng đầu phòng nghiên cứu Thiết bị Lượng tử siêu dẫn của Đại học Queensland (Úc), cho biết nghiên cứu của ông tập trung vào những ‘cubit siêu dẫn’ (superconducting cubits).

Các cubit thường dùng để xử lý thông tin trong các máy tính lượng tử. Tuy nhiên thay vào đó, Fedorov cho chúng phản ứng với sóng từ, khiến chúng có thể bị điều khiển dễ dàng trong một giới hạn nhất định.

Mấu chốt cuối cùng để biến việc giao tiếp trong không gian trở thành hiện thực là một đầu thu phát có khả năng biến sóng này trở thành ánh sáng quang học.

3. Bí mật được mã hóa tới mức lượng tử

Nếu bạn có một máy tính mạnh, bạn có thể giải mã bất cứ thông điệp bị mã hóa nào. Tuy nhiên, nếu bạn sử dụng lượng tử để mã hóa thông điệp thì không ai ngoài người bạn muốn gửi có thể giải mã được chúng.

Đây là khái niệm cơ bản đằng sau công nghệ mã hóa lượng tử, công hệ hứa hẹn một kỷ nguyên giao tiếp được đảm bảo an toàn hơn.

“Phương pháp mã hóa cổ điển cho phép lưu giữ thông điệp được mã hóa cho tới lúc chúng có thể bị giải mã”, ông Vadim Marakov - người đứng đầu phòng thí nghiệm Hacking Lượng tử, đại học Waterloo (Canada) cho biết.

Theo đó, giao thức mã hóa lượng tử không thể bị phá vỡ. Chúng ta không thể đọc được thông điệp mà không thay đổi chúng. Việc ghi lại để giải mã cũng là điều không thể.

4. Trí tuệ nhân tạo

Robot có thể tự học mà không cần lập trình trước. - Nguồn: TECH INSIDER

Công nghệ lượng tử còn được coi là ‘nguyên liệu còn thiếu’ cho công nghệ trí tuệ nhân tạo hiện nay. Máy tính lượng tử có thể giúp các khoa học gia tạo nên trí khôn không cần lập trình sẵn cho robot của mình và nâng cao khả năng tự học của chúng.

Các hạt lượng tử không tuân theo bất kỳ quy tắc vật lý nào. Chúng có thể biến hiện khắp nơi mà không cần phải di chuyển một quãng đường nào và tồn tại theo nguyên lý xếp chồng (superposition).