KHOA HỌC * ĐIỆN TỬ

TRẦM THIÊN THU(Chuyển ngữ từ PhysOrg.com)

Các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Tây Bắc đã phát triển một thiết bị chuyển mạch mới dùng viễn thông lượng tử (quantum communication) thành một mức độ mới. Thiết bị này là bước tiến thực tế mới tới việc tạo một mạng lưới tận dụng thế giới mạnh mẽ và bí ẩn của cơ học lượng tử. Các nhà nghiên cứu có thể dùng một ít lượng tử hoặc các phân tử ánh sáng bừa bộn, với một tốc độ rất cao cùng với mạng lưới chia sẻ của cáp quang mà không mất thông tin lộn xộn trong số ít lượng tử đó. Cách chuyển mạch này có thể dùng để đạt 2 mục đích của thế giới kỹ thuật thông tin: Internet lượng tử, thông tin được mã hóa sẽ an toàn tuyệt đối, và máy vi tínhlượng tử cực nhanh.

Thiết bị này có thể dùng cơ chế truyền tải thông thường, như cơ sở hạ tầng cáp quang khắp nơi, để chia sẻ với nhiều người dùng thông tin lượng tử. Hệ thống như vậy có thể chỉ dùng một ít lượng tử, như một quang tử, để truyền tới nơi đến cuối cùng giống như gởi e-mail ngày nay.

Nghiên cứu này – mô tả việc chuyển mạch bằng quang tử đầu tiên thích hợp với viễn thông quang tử đơn – đã được công bố trên báo Physical Review Letters.

Prem Kumar, giáo sư khoa Kỹ thuật Tin học tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng McCormick, nói: “Mục đích của tôi là tạo các thiết bị viễn thông lượng tử rất thực tế. Chúng tôi làm việc trong lĩnh vực cáp quang cho thuần thục, nó có thể dễ dàng tích hợp thành hạ tầng cơ sở viễn thông”.

Chúng tôi biết một ít lượng tử này, qua tiêu chuẩn hoặc cổ điển, viễn thông chỉ hiện hữu ở một trong hai trạng thái, hoặc là “1” hoặc là “0”. Tất cả thông tin cổ được mã hóa bằng cách dùng các con số đó. Cái tạo thành một ít lượng tử, hoặc là qubit trở nên quá hấp dẫn là nó có thể vừa là “một” vừa là “không” cũng như hoặc là “một” hoặc là “không”. Ngoài ra, hai hoặc nhiều qubit ở các vị trí khác nhau có thể bị lộn xộn – một nối kết bí ẩn không thể có với những số ít bình thường.

Các nhà nghiên cứu cần xây dựng một cơ sở hạ tầng khả dĩ truyền tải “sự chồng lên nhau và lộn xộn” này (vừa là 1 vừa là 0) để viễn thông lượng tử và tính toán thành công.

Loại qubit mà Kumar nghiên cứu là quang tử, một phân tử ánh sáng. Kumar nói: “Mạng lưới quang tử sẽ cần những cách chuyển mạch không gây rắc rối các tính chất vật lý (chồng lên nhau và lộn xộn) của các quang tử được truyền”. Ông và các cộng sự đã xây dựng một cách chuyển mạch quang học bắng cáp quang hoạt động với tốc độ rất cao.

Để mô tả cách chuyển mạch này, các nhà nghiên cứu đã tạo những cặp quang tử lộn xộn bằng cách dùng thiết bị khác do Kumar phát triển, gọi là “nguồn quang tử lộn xộn” (Entangled Photon Source). “Lộn xộn” nghĩa là một đặc tính vật lý nào đó (như trạng thái phân cực dùng trong ti-vi ba chiều) của mỗi cặp quang tử được truyền ra nhờ thiết bị này đước liên kết rất chặt chẽ. Nếu một quang tử “thừa nhận” một trạng thái, quang tử khác cũng thừa nhận tương ứng, cách này sẽ giữ lại ngay cả khi hai quang tử cách nhau hàng trăm km.

Các nhà nghiên cứu dùng các cặp quang tử lộn xộn phân cực truyền vào cáp viễn thông tiêu chuẩn. Một trong hai quang tử được truyền qua cách chuyển mạch quang học. Khi dùng máy dò quang tử đơn, các nhà nghiên cứu thấy rằng trạng thái lượng tử của hai quang tử không bị nhiễu, các thông tin được mã hóa vẫn nguyên trạng.

Kumar, giám đốc Trung tâm Viễn thông và Vi tính Quang tử Tây Bắc, nói: “Viễn thông lượng tử có thể đạt được những-điều-không-thể với cách viễn thông cũ. Cách chuyển mạch này mở ra chân trời mới của nhiều ứng dụng khác, kể cả xử lý lượng tử được phân phối nếu các bộ xử lý lượng tử dạng nhỏ được nối với các đường dẫn của viễn thông lượng tử”.

TRẦM THIÊN THU (Chuyển ngữ từ PhysOrg.com)

http://www.physorg.com/news/2011-03-small-quantum-device-ultrafast-internet.html