“Internet lượng tử”, tiến bộ mới trong dịch chuyển dữ liệu

Các nhà khoa học đang phát triển một loại máy tính làm cho máy móc của thời điểm hiện tại trông giống như đồ chơi.

Khai thác sức mạnh bí ẩn của cơ học lượng tử, công nghệ này sẽ thực hiện các tác vụ trong vài phút mà ngay cả siêu máy tính cũng không thể hoàn thành trong hàng nghìn năm. Vào mùa thu năm 2019, Google đã công bố một máy tính lượng tử thử nghiệm cho thấy điều này là có thể. Hai năm sau, một phòng thí nghiệm ở Trung Quốc cũng làm được điều tương tự.

Nhưng máy tính lượng tử sẽ không đạt được tiềm năng của nó nếu không có sự trợ giúp từ một bước đột phá công nghệ khác, gọi là “internet lượng tử” – một mạng máy tính có thể gửi thông tin lượng tử giữa các máy ở xa.

Tại Đại học Công nghệ Delft ở Hà Lan, một nhóm các nhà vật lý đã thực hiện một bước tiến quan trọng đối với mạng máy tính trong tương lai, sử dụng một kỹ thuật gọi là dịch chuyển lượng tử để gửi dữ liệu qua ba địa điểm. Trước đây, điều này có thể thực hiện được chỉ với hai địa điểm. Thí nghiệm mới chỉ ra rằng các nhà khoa học có thể phủ mạng lượng tử lên nhiều địa điểm hơn.

Nghiên cứu của họ, được công bố trong tuần này bằng một bài báo đăng trên tạp chí khoa học Nature, chứng minh sức mạnh của một điều mà nhà bác học Albert Einstein từng cho là không thể – Dịch chuyển lượng tử, giúp chuyển thông tin giữa các địa điểm mà không thực sự di chuyển vật chất chứa nó.

Giám đốc Điều hành Sundar Pichai với một trong những máy tính lượng tử của Google trong phòng thí nghiệm Santa Barbara
Ảnh: Reuters

Công nghệ này có thể thay đổi sâu sắc cách dữ liệu truyền từ nơi này sang nơi khác. Được phát triển dựa trên kết quả nghiên cứu của hơn 1 thập kỷ, liên quan đến cơ học lượng tử, một lĩnh vực vật lý không giống bất cứ điều gì chúng ta trải nghiệm trong cuộc sống hàng ngày. Dịch chuyển lượng tử không chỉ di chuyển dữ liệu giữa các máy tính lượng tử, mà nó còn hoạt động theo cách mà không ai có thể can thiệp được.

Máy tính truyền thống thực hiện các phép tính bằng cách xử lý các “bit” thông tin, với mỗi bit chứa 1 hoặc 0. Bằng cách khai thác hành vi kỳ lạ của cơ học lượng tử, một bit lượng tử, hoặc qubit, có thể lưu trữ kết hợp 1 và 0. Điều này có nghĩa là hai qubit có thể giữ 4 giá trị cùng một lúc, ba qubit có thể chứa 8, bốn qubit có thể chứa 16... Khi số lượng qubit tăng lên, một máy tính lượng tử trở nên mạnh hơn theo cấp số nhân.

Các nhà nghiên cứu tin rằng những thiết bị này một ngày nào đó có thể tăng tốc độ tạo ra các loại thuốc mới, cường hoá sức mạnh của trí tuệ nhân tạo và bẻ khoá các mã quan trọng dùng để bảo vệ máy tính, liên quan đến an ninh quốc gia. Trên toàn cầu, các chính phủ, phòng thí nghiệm học thuật, các công ty khởi nghiệp và công ty công nghệ lớn đang chi hàng tỉ USD để khám phá công nghệ này.

Vào năm 2019, Google thông báo rằng cỗ máy của họ đã đạt đến “quyền lượng tử tối cao”, có thể thực hiện một nhiệm vụ thử nghiệm mà các máy tính truyền thống không thể. Nhưng để làm được điều gì đó thực tiễn và hữu ích thì máy tính lượng tử vẫn cần ít nhất là vài năm phát triển nữa, vì trước mắt có những thách thức cần giải quyết để hoàn thiện công nghệ này.

Gia Khánh
Nguồn Nhịp cầu Đầu tư