0903 789 968
892
Cùng tìm hiểu về Máy tính lượng tử và Internet lượng tử, là xu hướng truyền dữ liệu mới trong tương lai.
Dịch chuyển lượng tử - Bước tiền đề cho hệ thống liên lạc lượng tử toàn cầu
Năm 2016 đánh dấu cột mốc lần đầu tiên Dịch chuyển lượng tử được thử nghiệm thành công sau những lần thử tại phòng thí nghiệm.
Hai đội ngũ các nhà khoa học độc lập đã thành công trong việc vận chuyển thông tin lượng tử qua một hệ thống cáp quang dài nhiều kilomet tại Calgary, Canada và tại thành phố Hợp Phì, Trung Quốc.
Thí nghiệm thành công này đã chứng minh rằng không chỉ công nghệ Dịch chuyển lượng tử là có thực, mà còn chứng tỏ khả năng công nghệ tạo ra một hệ thống liên lạc lượng tử “không thể bị xâm nhập” là hoàn toàn khả thi trong tương lai.
Hệ thống liên lạc lượng tử này có thể trải dài toàn quốc gia, hay thậm chí nối liền các lục địa.
Bản chất của Dịch chuyển lượng tử dựa vào một trạng thái kỳ lạ có tên rối lượng tử.
Về cơ bản, rối lượng tử là trạng thái hai hạt vật chất được gắn bó chặt chẽ dù chúng cách xa tới mức nào, trạng thái của một hạt sẽ ngay lập tức ảnh hưởng tới trạng thái của hạt kia qua liên kết chặt chẽ đó.
Einstein đã gọi hiện tượng rối lượng tử này là “hoạt động kì quái ở khoảng cách xa” (Spooky Action at a Distance).
Và lợi dụng hiện tượng này, Dịch chuyển lượng tử đã cho phép trạng thái của một hạt được chuyển tới một hạt khác mà không cần tới một tác động vật lý nào.
Trong thí nghiệm của mình, cả hai đội ngũ các nhà khoa học về cơ bản đều chứng minh được Dịch chuyển lượng tử hoàn toàn có thể đạt được và họ đã chuyển được thông tin lượng tử qua hệ thống cáp quang.
Thông tin hai đầu sẽ được mã hóa lượng tử hoàn toàn, chỉ khi bạn biết được trạng thái hạt rối của mình, từ đó mới có thể giải mã được thông tin gửi đi và về, từ đó hình thành nên một hệ thống liên lạc hoàn toàn an toàn, bảo mật.
Ứng dụng phát triển Internet lượng tử từ cơ chế Dịch chuyển lượng tử - Khởi tạo phiên bản tối ưu hơn Internet truyền thống
Internet lượng tử là mạng lưới truyền thông hoạt động dựa trên các nguyên tắc của cơ học lượng tử, đặc biệt là cơ chế liên đới lượng tử.
Cơ chế liên đới lượng tử cũng hoạt động tương tự như Dịch chuyển lượng tử, đều dựa trên trạng thái rối lượng tử.
Trong khi mạng Internet mà chúng ta vẫn thường sử dụng truyền thông tin bằng cách mã hóa dữ liệu trong các photon, Internet lượng tử sẽ làm rối các cặp photon để chúng liên kết chặt chẽ với nhau.
Cụ thể hơn, khi một cặp photon bị rối lượng tử, bất kỳ điều gì xảy ra với photon này sẽ làm thay đổi trạng thái của photon kia ngay cả khi chúng được đặt ở khoảng cách rất xa nhau.
Nhờ vậy, bất kỳ nỗ lực nào can thiệp vào các photon sẽ làm hỏng trạng thái rối trước khi hacker có thể xâm nhập vào hệ thống.
Nói một cách dễ hiểu, Internet lượng tử là loại mạng ứng dụng cơ chế của vật lý lượng tử mà cụ thể là cơ chế liên đới lượng tử, theo đó rút ngắn thời gian truyền dữ liệu đến mức tối đa bất kể khoảng cách, đảm bảo độ chính xác và có tính bảo mật cực kỳ cao so với Internet truyền thống.
Tín hiệu tích cực trong tiến trình phát triển Internet lượng tử
Chính vì những tính năng vượt trội so với Internet truyền thống, Internet lượng tử đang được nhiều quốc gia có nền khoa học công nghệ, kỹ thuật phát triển nghiên cứu đưa vào ứng dụng trong tương lai.
1. Mỹ và kế hoạch ứng dụng Internet lượng tử vào truyền tải các thông tin bảo mật cao
Năm 2020, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) công bố kế hoạch phát triển chi tiết cho Internet lượng tử quốc gia.
Dự kiến, mạng lưới kết nối đặc biệt này có thể đưa vào hoạt động trong vòng 10 năm nữa.
Trong cuộc họp báo, các quan chức Mỹ cho biết Internet lượng tử sẽ hoạt động song song với Internet hiện tại và mục đích sử dụng chính là để truyền tải các thông tin tài chính và dữ liệu nhạy cảm của chính phủ.
Dựa trên hiện tượng rối lượng tử, các nhà khoa học tuyên bố mạng Internet lượng tử gần như không thể bị hack.
Cũng chính vì tính năng này mà theo DOE tuyên bố Internet lượng tử sẽ kiểm soát và truyền tải thông tin an toàn hơn bao giờ hết.
DOE hiện đang có kế hoạch kết nối mạng thử nghiệm của Đại học Chicago tới phòng thí nghiệm vật lý và máy gia tốc hạt ở Illinois.
Nếu thành công, thí nghiệm này sẽ tạo ra một mạng Internet lượng tử mới với khoảng cách gần 129km cho mục đích thử nghiệm.
Theo The Wall Street Journal, dự án mạng Internet lượng tử sẽ được tài trợ bởi một phần trong khoản ngân sách 1.275 tỷ USD dành cho Sáng kiến Lượng tử Quốc gia, là một chương trình của Mỹ nhằm đẩy nhanh những nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực lượng tử.
1. Toshiba và thành công trong việc tạo ra Internet lượng tử “không thể hack”
Vào 6/2021, các nhà nghiên cứu của Toshiba đã gửi thành công thông tin lượng tử qua các sợi quang dài 600km, tạo ra một kỷ lục khoảng cách mới và mở đường cho các mạng lượng tử quy mô lớn có thể được sử dụng để trao đổi thông tin một cách an toàn giữa các thành phố và thậm chí các quốc gia.
Làm việc từ phòng thí nghiệm R & D của công ty Toshiba ở Cambridge, Anh, các nhà khoa học đã chứng minh rằng họ có thể truyền các bit lượng tử (hoặc qubit) qua hàng trăm km sợi quang mà không làm xáo trộn dữ liệu lượng tử mỏng manh đã được mã hóa trong các hạt, nhờ một công nghệ mới ổn định sự biến động môi trường xảy ra trong sợi.
Việc này có thể đạt một chặng đường dài trong việc giúp tạo ra một Internet lượng tử thế hệ tiếp theo mà các nhà khoa học hy vọng một ngày nào đó sẽ được mở rộng khoảng cách ra toàn cầu.
Nghiên cứu của Toshiba được tài trợ một phần bởi EU, tổ chức đang thể hiện sự quan tâm sâu sắc đến việc phát triển truyền thông lượng tử.
Ngoài các khu vực kể trên, trong kế hoạch 5 năm mới nhất của Trung Quốc cũng dành một vị trí đặc biệt cho mạng lượng tử.
Các nhóm nghiên cứu ở Anh, Trung Quốc và Mỹ đang thử nghiệm từng bước để biến mạng lượng tử trở thành hiện thực.
Dự đoán xu hướng tương lai: Máy tính lượng tử và công nghệ cơ học lượng tử sẽ là tâm điểm cạnh tranh của các “ông lớn” công nghệ
Khai thác sức mạnh của cơ học lượng tử, trong tương lai dự tính công nghệ này sẽ thực hiện các tác vụ trong thời gian cực ngắn mà ngay cả siêu máy tính hiện tại cũng không thể hoàn thành trong hàng nghìn năm.
Theo các nhà nghiên cứu khoa học, máy tính lượng tử sẽ chỉ đạt được tiềm năng tối đa của nó khi kết hợp với một đột phá công nghệ khác là “Internet lượng tử” - mạng máy tính có thể gửi thông tin lượng tử giữa các máy ở xa.
Một trong những tập đoàn công nghệ đa quốc gia khổng lồ là Google đã tuyên bố vào năm 2019 rằng các hệ thống máy tính của họ “quyền lượng tử tối cao”, có thể thực hiện một nhiệm vụ thử nghiệm mà các máy tính truyền thống không thể.
Hiện tại, máy tính truyền thống thực hiện các phép tính bằng cách xử lý các "bit" thông tin, với mỗi bit chứa 1 hoặc 0.
Trong khi đó, bằng cách khai thác trạng thái đặc biệt 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, v.v.
Khi số lượng qubit tăng lên, một máy tính lượng tử trở nên mạnh hơn theo cấp số nhân.
Trong tương lai, những nhà khoa học dự tính nếu vượt qua các trở ngại và nhược điểm của Internet lượng tử thì việc hình thành nên một hệ thống mạng lượng tử phủ sóng toàn thế giới là điều hoàn toàn có thể xảy ra.
Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu tin rằng tính năng vượt trội từ máy tính lượng tử một ngày nào đó có thể tăng tốc độ tạo ra các loại thuốc mới, cường hóa sức mạnh của trí tuệ nhân tạo và bẻ khóa 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.
