Đột phá mới trong phát triển internet lượng tử

Một mạng internet lượng tử giá cả phải chăng sẽ sử dụng cáp quang. Ánh sáng chỉ có phạm vi hạn chế, nên tín hiệu ánh sáng thông thường cần được làm mới khoảng 50 km một lần bằng bộ khuếch đại quang. Nhưng điều này không thể áp dụng trong internet lượng tử vì thông tin lượng tử không thể dễ dàng được khuếch đại hoặc sao chép và chuyển tiếp. Tuy nhiên, vật lý lượng tử cho phép thông tin được truyền từ photon này sang photon khác qua quá trình dịch chuyển tức thời lượng tử.

Các nhà vật lý đang phát triển các bộ lặp lượng tử có khả năng làm mới thông tin lượng tử trước khi nó được hấp thụ vào sợi quang để đóng vai trò là các nút cho internet lượng tử. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stuttgart (Đức) mới đây đã thành công trong việc dịch chuyển tức thời trạng thái phân cực của một photon phát ra từ một chấm lượng tử đến một photon khác từ một chấm lượng tử thứ hai, tiến gần hơn đến việc tạo ra các nút này.

Trong thí nghiệm, một chấm lượng tử tạo ra một photon đơn lẻ, trong khi chấm còn lại tạo ra một cặp photon rối. Khi photon đơn lẻ di chuyển đến chấm lượng tử thứ hai và giao thoa với một photon trong cặp, hai hạt này chồng chập lên nhau và thông tin của photon đơn lẻ được truyền đến photon còn lại ở xa. Một “bộ chuyển đổi tần số lượng tử” được dùng để bù đắp sự chênh lệch tần số còn lại giữa các photon.

Các chấm lượng tử trong thí nghiệm được ngăn cách bởi một sợi quang dài 10m, nhưng nhóm nghiên cứu đang nỗ lực để đạt được khoảng cách xa hơn nhiều. Trong các nghiên cứu trước đó, sự rối của các photon chấm lượng tử vẫn nguyên vẹn ngay cả sau khi truyền đi 36km qua trung tâm Stuttgart. Một mục tiêu khác là tăng tỷ lệ thành công của dịch chuyển tức thời, hiện mới đạt hơn 70%.

Nguồn: uni-stuttgart.de