Nghiên cứu do Trợ lý giáo sư Tian Zhong dẫn đầu, công bố trên Nature Communications, mô tả cách mở rộng khoảng cách nối giữa máy tính lượng tử; việc này quan trọng vì liên kết lượng tử cho phép các máy ở xa chia sẻ thông tin lượng tử và hình thành một mạng lượng tử. Tác giả nêu rằng khoảng cách lý thuyết có thể đạt 2,000 km (1,243 miles), đủ để nối UChicago PME với một máy ngoài Salt Lake City, Utah.
Bước tiến chính là cải thiện thời gian giao thoa lượng tử của nguyên tử erbium. Nhóm nâng thời giao thoa từ 0.1 mili giây lên hơn 10 mili giây, và trong một thí nghiệm họ chứng minh đạt đến 24 mili giây. Thời gian giao thoa dài hơn này, theo lý thuyết, có thể cho phép liên kết vượt tới 4,000 km, so sánh khoảng cách từ UChicago PME đến Ocaña, Colombia.
Nhóm đã không tìm vật liệu mới mà thay đổi cách chế tạo tinh thể pha tạp: dùng epitaxy chùm phân tử (MBE) thay vì phương pháp Czochralski. Czochralski nung chảy nguyên liệu ở hơn 2,000 độ C rồi làm nguội để tạo tinh thể, còn MBE lắp ghép các lớp mỏng để xây dựng tinh thể theo hình dạng cuối cùng; vật liệu MBE có độ tinh khiết cao và đặc tính giao thoa tốt hơn. Nhóm cũng nhận hỗ trợ từ Trợ lý giáo sư Shuolong Yang tại UChicago PME.
Một chuyên gia bên ngoài, Giáo sư Hugues de Riedmatten từ Institute of Photonic Sciences, đánh giá cao công trình và cho rằng phương pháp rất sáng tạo, mở ra con đường có thể mở rộng để sản xuất nhiều qubit có thể nối mạng trong thiết bị tương thích với cáp quang. Bước tiếp theo của nhóm là thực nghiệm: họ sẽ nối hai qubit trong hai tủ lạnh pha loãng riêng qua 1,000 km cáp quấn và xây tủ lạnh thứ ba để tạo mạng nội bộ và mô phỏng liên kết đường dài trong tương lai.
Từ khó
- giao thoa — hiện tượng sóng trộn tạo mẫu cường độ khácgiao thoa lượng tử
- liên kết lượng tử — kết nối cho phép chia sẻ thông tin lượng tử
- tinh thể pha tạp — tinh thể có nguyên tố thêm vào để thay đổi tính chất
- epitaxy chùm phân tử — phương pháp lắp các lớp mỏng tạo tinh thể
- qubit — đơn vị cơ bản của thông tin lượng tử
- độ tinh khiết — mức độ không có tạp chất trong vật liệu
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Thời giao thoa dài hơn sẽ ảnh hưởng thế nào đến khả năng xây dựng mạng lượng tử thực tế? Hãy nêu lý do.
- Theo bài viết, ưu và nhược điểm của việc dùng MBE thay vì phương pháp Czochralski là gì?
- Những thách thức kỹ thuật có thể gặp khi nối hai qubit qua 1,000 km cáp quấn là gì? Hãy nêu vài ví dụ.
Bài viết liên quan
Thu ADN cá hồi từ không khí để theo dõi di cư
Các nhà nghiên cứu ở Washington thu ADN cá hồi Coho từ không khí trong mùa di cư và so sánh dữ liệu với số đếm bằng mắt của trại nuôi. Kết quả cho thấy eDNA không khí biến đổi theo xu hướng di cư và có thể chỉ ra vị trí cùng mật độ tương đối của cá.
