Theo Science Alert, hai nhóm nghiên cứu vừa thực hiện thành công thí nghiệm gửi thông tin lượng tử qua mạng cáp quang với khoảng cách từ nơi gửi tới nơi nhận xa nhất hơn 12 km tại thành phố Calgary, tỉnh Alberta, Canada, và thành phố Hợp Phì, tỉnh An Huy, Trung Quốc.

Thí nghiệm này không những chứng minh dịch chuyển lượng tử tức thời là có thật, mà còn mở ra một công nghệ khả thi giúp xây dựng hệ thống thông tin liên lạc không thể bị hack giữa các thành phố, thậm chí là lục địa.

Dịch chuyển tức thời, hay viễn tải lượng tử, hoạt động dựa trên một hiện tượng kỳ lạ gọi là rối lượng tử (hay còn gọi là vướng víu lượng tử). Một cặp hạt vướng lượng tử với nhau nghĩa là bất kỳ tác động nào vào một hạt, sẽ ngay lập tức ảnh hưởng đến hạt còn lại, bất kể khoảng cách bao xa.

Sử dụng tính chất này, viễn tải lượng tử cho phép trạng thái lượng tử của một hạt được chuyển đến hạt còn lại mà không cần quan tâm đến khoảng cách hay có bất kỳ một kết nối vật lý nào giữa chúng.

Các thông tin truyền đi bằng con đường lượng tử này sẽ được mã hóa hoàn toàn, chỉ có thể giải mã nếu biết được trạng thái của hạt bị vướng lượng tử. Nói cách khác là thông tin không thể bị hack.

Trong hai bài công bố trên tạp chí Nature Photonics của hai nhóm hôm 19/9, các nhà khoa học Canada và Trung Quốc đều đi tới kết luận có thể truyền thông tin tức thời thông qua hệ thống cáp quang hiện tại, một yếu tố rất quan trọng nếu muốn xây dựng hệ thống thông tin lượng tử khả dụng.

Vào năm 2012, viễn tải lượng tử ở khoảng cách 143 km đã được một nhóm nghiên cứu tại Áo thực hiện thành công bằng cách sử dụng laser, nhưng nó không khả thi bằng cách sử dụng cáp quang.

Nguyên lý

Trên trang New Scientist, tác giả Anil Ananthaswamy đã mô tả nguyên lý hoạt động của thí nghiệm này như sau: A và B muốn chia sẻ một chìa khóa mật mã thông qua C. A sẽ gửi cho C một hạt chứa thông tin, còn B làm "vướng lượng tử" hai hạt và gửi cho C một hạt.

C sau đó sẽ đo đạc hai hạt nhận được từ mỗi người, làm cho chúng không còn khác nhau. Nói cách khác, trạng thái lượng tử và thông tin từ hạt của A đã được chuyển qua hạt của B, tại nơi của C. Thông tin đó lập tức được truyền tới B thông qua hai hạt vướng lượng tử. Như vậy, B đã nhận được tin từ A, thông qua trung chuyển là C.

Thí nghiệm của nhóm Canada tiến hành theo đúng trình tự trên, với khoảng cách truyền tin được tính từ C tới B là 6,2 km, thông qua mạng cáp quang của thành phố Calgary, theo trưởng nhóm nghiên cứu Wolfgang Tittel, Đại học Calgary.

Nhóm nghiên cứu của Trung Quốc kéo dài khoảng cách truyền tin lên 12,5 km nhờ đặt C ở giữa A và B, làm vướng lượng tử một cặp hạt rồi gửi một hạt cho B.

Mô hình của nhóm Canada cũng có thể kéo dài khoảng cách truyền tin bằng cách sử dụng B như một bộ lặp lượng tử để gửi thông tin đi xa hơn.

Tuy tốc độ gửi tin của phương pháp này là tức thời, nhưng để giải mã thông tin cần có chìa khóa, được gửi thông qua các đường truyền bình thường. Do đó tổng tốc độ sẽ không nhanh hơn các phương pháp liên lạc truyền thống, nhưng độ bảo mật thì tăng lên rất nhiều.