Lần đầu tiên dịch chuyển lượng tử thành công trong môi trường nước, cho phép bảo mật thông tin tuyệt đối trước kỹ thuật gián điệp

07/09/2022 - Lượt xem: 614

Các nhà khoa học Trung Quốc đã lần đầu tiên thành công trong việc dịch chuyển lượng tử qua môi trường nước.

Trong thí nghiệm được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu thuộc đại học Thượng Hải, Trung Quốc, một chuỗi thông tin đã được gửi qua một bồn chứa nước biển dài 3,3 mét thông qua kỹ thuật dịch chuyển lượng tử. Họ dự đoán rằng kỹ thuật này có thể giúp gửi các thông tin liên lạc đi xa gần 900 mét trong môi trường nước mà hoàn toàn không thể bị xâm phạm. New Scientist đưa tin hôm 27/8.

Hình mô tả sự rối của hai hạt lượng tử (Ảnh: GenK)

Đây được đánh giá là một bước tiến lớn, bởi thông tin lượng tử – còn được gọi là dịch chuyển lượng tử – hứa hẹn cho phép con người gửi đi các thông điệp được bảo mật tuyệt đối trước các thiết bị sử dụng các kỹ thuật gián điệp thông thường.

“Ứng dụng dễ hình dung ra nhất là sản xuất các thế hệ tàu ngầm hiện đại với khả năng kết nối và liên lạc siêu bảo mật với bên ngoài trong khi đang lặn sâu dưới vài chục mét nước.” Thomas Jennewein từ Đại học Waterloo tại Canada cho biết

Thực ra, không phải các nhà khoa học Trung Quốc đã khám phá ra một nguyên lý hoàn toàn mới. Họ chỉ khai thác một hiện tượng vật lý đã được biết đến từ lâu – hiện tượng “vướng lượng tử”, hoặc “rối lượng tử” (quantum entanglement), trong đó hai quang tử (photon) được tạo ra cùng lúc có liên hệ rất kỳ lạ với nhau.

Thật vậy, nếu hai photon được tạo ra đồng thời và được đặt ở hai vị trí khác nhau, chúng sẽ không tồn tại một cách biệt lập riêng rẽ, mà ngược lại, luôn có mối ràng buộc chặt chẽ với nhau – trạng thái của photon này quyết định trạng thái của photon kia.Nếu ta buộc photon này tuân theo một trạng thái lượng tử nào đó, thì photon kia cũng lập tức có ngay một trạng thái lượng tử tương ứng.

Hình vẽ mô tả kỹ thuật dịch chuyển lượng tử (Ảnh: khoahoc.tv)

Nói cách khác, nếu biết trạng thái của photon này, thì lập tức ta sẽ biết trạng thái của photon kia. Điều đó có nghĩa là, giữa hai photon tồn tại một quan hệ tương tác nào đó. Tương tác này không phải là một trong 4 tương tác đã biết (hấp dẫn, điện từ, hạt nhân yếu, hạt nhân mạnh). Vậy nó là tương tác gì ? Đến nay, vẫn chưa ai đưa ra được một khái niệm chính xác.

Albert Einstein từng gọi đó là “tương tác ma quái” (spooky interaction). Tờ Guardian của Anh số ra ngày 18/6/2002 bình luận: “Hiện tượng này còn bí hiểm hơn cả chính sự tồn tại của vũ trụ”. Đa số các nhà vật lý hiện nay “đành” giải thích điều bí hiểm này như một biểu hiện của thế giới lượng tử mà nguyên lý bất định của Heisenberg đã chỉ rõ.

Thông qua cơ chế này, các nhà khoa học đã truyền thông tin qua các khoảng cách rộng lớn thông qua sợi quang và thậm chí cả không gian mở.

Trung Quốc từng thành công trong việc dịch chuyển một hạt photon đi qua quãng đường 500km tới một vệ tinh trên quỹ đạo (Ảnh: Soha)

Đầu năm nay, một nhóm riêng biệt của các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã có thể sử dụng hiện tượng vướng lượng tử để dịch chuyển thông tin vào một vệ tinh trong quỹ đạo của Trái đất qua hơn 500 km. Nhưng cho đến bây giờ, không ai đã làm điều tương tự trong nước – thứ nổi tiếng luôn làm tán xạ bất cứ thứ gì chiếu qua nó.

Dựa trên tính toán của nhóm nghiên cứu, họ dự đoán rằng nó sẽ có thể để đạt được truyền thông lượng tử thông qua nước mở trên một khoảng cách 885 mét. Nhưng một số nhóm nghiên cứu độc lập khác cho rằng giới hạn của truyền thông lượng tử dưới nước chỉ khoảng 120 mét.

Jeffrey Uhlmann, một nhà vật lí thuộc Đại học Missouri ở Columbia nói: “Vì nước biển hấp thụ ánh sáng nên việc mở rộng phạm vi truyền tải sẽ rất khó khăn”, Powell cho biết.

Nguồn: DKN