Thời kì phục hưng lượng tử potx

73 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay Thi kì phc hưng lưng t Các nhà vật lí ngày nay thường xuyên có thể khai thác những tính chất khác thường của cơ học lượng tử để truyền tải, mã hóa và cả xử lí thông tin. hưng như Markus Aspelmeyer và Anton Zeilinger mô tả, những tiến bộ công nghệ của khoa học thông tin lượng tử ngày nay đang cho phép các nhà nghiên cứu chú tâm trở lại vào những nan đề cơ bản phát sinh bởi thuyết lượng tử. Trí tò mò thun túy ã tng là ng lc sau nhiu thí nghim t phá trong vt lí hc. iu này không gì minh ha tt hơn bng trong cơ hc lưng t, thot u là nn vt lí ca nhng vt cc nh. K t khi khai sinh ra nó vào thp niên 1920 và 1930, các nhà nghiên cu ã mun quan sát nhng tính cht phn trc giác ca cơ hc lưng t mt cách trc tip trong phòng thí nghim. Tuy nhiên, vì kĩ thut thc nghim không ưc phát trin  vào lúc ó, nên nhng ngưi như Niels Bohr, Albert Einstein, Werner Heisenberg và Erwin Schrödinger thay vì th ã da trên nhng thí nghim tưng tưng  nghiên cu nn vt lí lưng t ca tng ht mt, ch yu là electron và photon. Vào thp niên 1970, công ngh ã bt kp, to ra mt “cơn st vàng” nhng thí nghim cơ bn tip tc cho n thp niên 1990. Nhng thí nghim này xác nhn thuyt lưng t vi s thành công áng chú ý, và thách thc nhiu gi thuyt ưc nhiu ngưi chp nhn v th gii vt cht. Trong s nhng gi thuyt này là “thuyt duy thc” (i khái nó phát biu rng kt qu ca các phép o hé l các c im ca th gii thì tn ti c lp vi phép o), “thuyt cc b” (rng kt qu ca các phép o  ây và lúc này không ph thuc vào mt s hot ng có th tin hành  mt nơi rt xa úng vào lúc này), “thuyt phi ng cnh” (khng nh rng kt qu ca các phép o thì c lp vi ng cnh ca thit b o). 74 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay Nhưng mt bt ng ln ã ch ón nhng ai ang nghiên cu trong lĩnh vc này. Các thí nghim lưng t cơ bn làm phát sinh mt lĩnh vc hoàn toàn mi nh ó các nhà nghiên cu áp dng các hin tưng như chng cht, s ri và tính ngu nhiên  mã hóa, truyn ti và x lí thông tin trong khuôn kh mi l trit . “Khoa hc thông tin lưng t” ngày nay là mt lĩnh vc chuyên môn ang bùng n mang li nhng ng dng nghe có v v lai như máy tính lưng t, mt mã lưng t và truyn thông lưng t vào trong tm vi. Hơn na, nhng tin b công ngh làm cơ s cho nó ã mang li cho các nhà nghiên cu s iu khin chưa tng có tin l trên tng h lưng t mt. Quyn iu khin ó hin ang khuy ng mt s phc hưng trong trí tò mò ca chúng ta v th gii lưng t, bi nó cho phép các nhà vt lí lưu tâm n nhng khía cnh cơ bn mi ca cơ hc lưng t. Hóa ra, iu này có th m ra mt xa l mi trong nn khoa hc thông tin lưng t. Phản trực giác C nhng thí nghim cơ lưng t cơ bn và khoa hc thông tin lưng t u n nhiu vào s ra i ca laser vào thp niên 1960, nó ã mang li nhng phương pháp mi và hiu qu cao  chuNn b tng h lưng t nhm kim tra các tiên oán ca thuyt lưng t. Tht vy, s phát trin ban u ca các thí nghim vt lí lưng t cơ bn ã i song hành vi mt s nghiên cu thc nghim u tiên v quang hc lưng t. Mt trong nhng bưc nhy thc nghim ch yu vào lúc ó là kh năng to ra các cp photon “ri”. Vào năm 1935, Schrödinger ã t ra thut ng “s ri”  ch các cp ht ưc mô t duy nht bi tính cht chung ca chúng thay cho tính cht riêng r ca chúng – nó i ngưc li vi kinh nghim ca chúng ta v th gii vĩ mô. Trưc ó không lâu, Einstein, Boris Podolsky và Nathan Rosen (gi tên chung là EPR) ã s dng mt thí nghim tưng tưng bin h rng nu s ri tn ti, thì mô t cơ lưng t ó ca thc th vt lí phi không hoàn chnh. Einstein không thích quan nim rng trng thái lưng t ca mt ht b ri có th thay i tc thi khi mt phép o ưc tin hành trên ht kia. Gi nó là tác dng “ma qu” t xa, ông hi vng v mt lí thuyt vt lí hoàn chnh hơn ca cái rt nh không biu hin nhng c im kì l như th. iu này nm ti tâm im ca mt cu tranh lun ni ting gia Einstein và Bohr xem nn vt lí mô t t nhin “là nó thc s như th”, như quan im ca Einstein, hay nó mô t “cái chúng ta có th nói v t nhiên”, như Bohr tin tưng. Mãi cho n thp niên 1960 thì nhng câu hi này thun túy mang tính trit hc trong t nhiên. Nhưng vào năm 1964, nhà vt lí Bc Ireland, John Bell, nhn ra rng các thí nghim v nhng ht ri có th cung cp mt phép kim tra xem có mt mô t nào hoàn chnh hơn v th gii ngoài thuyt lưng t ra hay không. EPR tin rng mt lí thuyt như th là tn ti. 75 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay Bell da trên lun chng ca ông v hai gi thuyt do EPR ưa ra trái ngưc hn bi tính cht ca các ht ri. Th nht là thuyt cc b, phát biu rng kt qu ca nhng phép o tin hành trên mt ht phi c lp vi mi th ng thi thc hin vi i tác ri ca nó nm  khong cách xa tùy ý. Th hai là thuyt duy thc, phát biu rng kt qu ca mt phép o trên mt trong các ht phn ánh các tính cht ca ht mang trưc ó và c lp vi phép o. Bell ch ra rng mt kt hp c bit ca các phép o tin hành trên nhng cp ht ưc chuNn b ng nht s to ra mt gii hn s (ngày nay gi là bt ng thc Bell) tha mãn mi lí thuyt vt lí tuân theo hai gi thuyt này. Tuy nhiên, ông cũng ch ra rng gii hn này b vi phm bi các tiên oán ca vt lí lưng t cho các cp ht b ri (Physics 1 195). Thí nghim trên các cp ri hay b ba photon có th dùng  kim tra quan nim v hin thc vt cht. Trong các thí nghim kiu Bell ban u, c hai photon ca mt cp ri có s phân cc thng ging nhau i vi các b phân cc song song. Nhưng vi các b phân cc hưng chch mt góc nh so vi nhau, như trong hình, thì kt qu tương t thu ưc thưng xuyên hơn vi c hai photon so vi ưc phép nu s phân cc là mt tính cht cc b tht s ca các photon. Ví d, xét s phân cc ca các photon. Mt photon c thân có th b phân cc theo mt hưng c bit, nói ví d là theo phương ngang, và chúng ta có th o s phân cc này bng cách cho photon i qua mt kính phân cc nh hưng ngang. Mt ting tách trên máy dò photon t phía sau nó xác nhn phép o là thành công và cho thy photon ó b phân cc ngang; còn không có ting tách có nghĩa là photon b phân cc theo phương thng ng. Tuy nhiên, trong trưng hp mt cp photon b ri, tng photon riêng r hóa ra không mang bt kì s phân cc c bit nào trưc khi chúng ưc o! Vic o s phân cc ngang ca mt trong các photon s luôn luôn cho kt qu ngu nhiên, do ó khin nó có kh năng tương ương nhau tìm thy mt photon phân cc ngang hay phân cc dc. Cho n nay, vic tin hành cùng phép o trên photon kia ca cp b ri (gi s mt loi trng thái ri nht nh nào ó) s cho thy c hai photon b phân cc theo 76 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay hưng ging nhau. iu này úng cho mi hưng o và c lp vi khong cách không gian ca các ht. Bt ng thc Bell ã m ra kh năng kim tra nhng gi thuyt nn tng nht nh ca các lí thuyt vt lí – và n lc nghiêm túc ưc Abner Shimony thuc i hc Boston gán cho là “siêu hình hc thc nghim”. Trong các thí nghim Bell như th, hai nhà quan sát  xa o s phân cc ca các ht ri theo nhng hưng khác nhau và tính ra s tương liên gia chúng. Vì tương quan lưng t gia các phép o phân cc c lp trên các ht ri có th mnh hơn nhiu so vi ưc phép bi bt c lí thuyt hin thc cc b nào, nên bt ng thc Bell s b vi phm. Các lỗ thòng lọng lượng tử Phép kim tra u tiên như th ã ưc tin hành, s dng các photon ri vào năm 1972, bi Stuart Freedman và John Clauser thuc i hc California  Berkeley; bt ng thc Bell b vi phm và các tiên oán ca thuyt lưng t ưc xác nhn (Phys. Rev. Lett. 28 938). Nhưng t sm ã tn ti mt s l thòng lng khin các nhà nghiên cu không th nào loi tr mi mô hình “hin thc cc b” có th có như nhng li gii thích cho các tương quan quan sát thy. Ví d, có th là các ht ưc phát hin không phi là vt mu hp lí ca mi ht do ngun phát ra (cái gi là lô thòng lng dò tìm) hoc các b phn khác nhau ca thí nghim có th vn ni kt nhau theo kiu nhân qu (l thòng lng cc b).  khép kín nhng l thòng lng này, nhng iu kin thc nghim nghiêm t hơn phi ưc tha mãn. Năm 1982, Alain Aspect và các òng s ti Université Paris-Sud  Orsay, Pháp, ã tin hành mt lot thí nghim tiên phong rt gn vi  xut ban u ca Bell. i nghiên cu ã b trí hai cơ cu dò tim hai kênh  tránh ưa ra các gi nh v photon không i qua bn phân cc (Phys. Rev. Lett. 49 91), và các nhà nghiên cu còn thay i tun hoàn – và do ó mang tính tin nh s nh hưng ca các bn phân cc sau khi các photon ưc phát ra khi ngun (Phys. Rev. Lett. 49 1804). C dưi nhng iu kin cht ch hơn này, bt ng thc Bell vn b vi phm trong c hai trưng hp, vì th làm gim áng k cơ hi gii thích mang tính hin thc cc b v s ri lưng t. Năm 1998, mt trong hai tác gi hin nay (AZ) và các ng s, khi ó  trưng i hc Innsbruck, ã khép kín l thòng lng cc b bng cách s dng hai máy phát s ngu nhiên lưng t c lp hoàn toàn  thit t hưng ca các phép o photon. iu này có nghĩa là hưng mà s phân cc ca tng photon ưc o ưc quyt nh  thi khc cui cùng, sao cho không có tín hiu nào (yêu cu phi truyn chm hơn tc  ánh sáng) có th truyn thông tin n phía bên kia trưc khi photon ó ưc ghi nhn (Phys. Rev. Lett. 81 5039). Bt ng thc Bell b vi phm. 77 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay Sau ó, vào năm 2004, David Wineland và các cng s ti Vin Tiêu chuNn và Công ngh quc gia (NIST)  Colorado, Mĩ, bt u khép kín l thòng lng dò tìm bng cách s dng các máy dò vi hiu sut hoàn ho trong mt thí nghim liên quan ti các ion beryllium ri (ature 409 791). Mt ln na, bt ng thc Bell b vi phm. Tht vy, mi kt qu tính n khi ó u cho thy không có lí thuyt hin th c cc b nào có th gii thích s ri lưng t. Trong cái gi tên là thí nghim GHZ, ví d, s phân cc tròn ca hai photon thuc trng thái ri ba photon cho phép cơ hc lưng t tiên oán vi  chc chn s phân cc thng ca photon th ba (trên cùng), trong trưng hp này nó phân cc ngang. Thuyt hin thc cc b s tiên oán s phân cc thng trc giao – trong trưng hp này là thng ng. 78 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay Nhưng phép kim tra cui cùng ca nh lí Bell vn thiu sót: mt thí nghim ơn l kép kín mi l thòng lng mt lúc. Rt không có kh năng là mt thí nghim như th s mâu thun vi tiên oán ca cơ hc lưng t, vì iu này ng ý rng t nhiên s dng c l thòng lng dò tìm trong thí nghim Innsbruck ln l thòng lng cc b trong thí nghim NIST. Tuy nhiên, t nhiên có th là có thiu sót, và mt thí nghim như vy là áng thc hin nu chúng ta cui cùng khép quyn sách li  thuyt duy thc cc b. Năm 1987, Daniel Greenberger thuc New York City College, Michael Horne thuc Stonehill College và AZ (nhóm GHZ) nhn ra s ri ca ba hay nhiu ht hơn s mang li mt ràng buc còn mnh m hơn lêm thuyt duy thc cc b so vi s ri hai ht (Am. J. Phys. 58 1131). Trong khi hai ht b ri không ăn khp vi thuyt duy thc cc b ch  các tính cht thng kê ca chúng, ó là iu ct lõi ca nh lí Bell, thì ba ht ri có th to ra s mâu thun trc tip  mt kt qu o ơn l vì các phép o trên hai trong s các ht cho phép chúng ta tiên oán chc chn tính cht ca ht th ba. Nhng thí nghim u tiên v ba photon ri ưc tin hành vào cui năm 1999 bi AZ và các cng s, và h làm sáng t mt iu ni vt phù hp vi thuyt lưng t (ature 403 515). Trong chng mc nào ó, mi phép kim tra v bt ng thc Bell và v ba ht ri (gi là thí nghim GHZ) xác nhn các tiên oán ca thuyt lưng t, và do ó mâu thun vi gi thuyt chung ca thuyt duy thc và thuyt cc b là gi thuyt cơ s ang phát huy tác dng cho mi lí thuyt vt lí mun gii thích các im ca nhng ht b ri. Khoa học thông tin lượng tử Nhiu thí nghim tuyt vi ã ưc thc hin vào nhng ngày u ca quang hc lưng t thúc Ny s hng thú tr li vi nhng khái nim cơ bn ca vt lí lưng t. Bng chng cho iu này có th thy, ví duk,  s lưng trích dn mà bài báo EPR nhn ưc, nó tranh lun rng s ri làm cho mô t cơ lưng t ca thc ti vt lí là không hoàn chnh. Bài báo ó ưc trích dn ch khong 40 ln t khi nó xut bn năm 1935 n năm 1965, ngay sau khi Bell phát trin bt ng thc ca ông. Cho n nay, nó có hơn 4000 trích dn, vi trung bình 200 ln trích dn mi năm k t năm 2002. Mt phn lí do cho s gia tăng này là các nhà nghiên cu t nhiu lĩnh vc khác bt u nhn ra nhng h qu ngon mc ca vic s dng s ri và các khái nim lưng t khác  mã hóa, truyn ti và x lí thông tin. S dng mt mã lưng t, áp dng tính ngu nhiên, s chng cht và, trong mt cơ cu do Artur Ekert thuc i hc Oxford  Anh  xut, s ri hai ht  truyn thông tin chng trm mt cách an toàn ưc m bo bi nh lut vt lí. ng dng này ca khoa hc thông tin lưng 79 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay t ã ra khi môi trưng phòng thí nghim. Vào năm 2004, chng hn, AZ và các cng s ti i hc Vienna ã chuyn tin an toàn gia mt ngân hàng Áo và Vienna City Hall bng các cp photon ri do laser phát ra trong mt quá trình quang phi tuyn và ưc phân phi thông qua si quang. Gn ây hơn, hai chương trình hp tác quc t ã có th phân phi các photon ri trên khong cách 144 km gia La Palma và Tenerife, bao gm mt minh chng ca mt mã lưng t, và hi u năm nay còn cho thy nhng ưng truyn như th có th ưc thit lp trong không gian bng cách cho phn x các xung laser ã làm yu ti mc photon c thân ra khi v tinh tr li trm thu  mt t. Các sn phNm mt mã lưng t thương mi da trên các xung laser ã làm yu ã có mt trên th trưng, và thách thc hin nay là thu ưc tc  bit cao hơn và truyn  nhng khong cách xa hơn. Mt mã lưng t, cho phép thông tin ưc gi i hoàn toàn an toàn gia hai nơi, hot ng da trên s ri. Các cp photon b by phân cc ưc phân phi gi Alice và Bob, h mun chia s mt tin nhn bí mt (trong trưng hp này là nh ca hình nm thn V n ni ting x Willendorf). o s phân cc ca tng photon b by riêng r s cho mt kt qu hoàn toàn ngu nhiên. Tuy nhiên, nu Alice và Bob tin hành phép o theo hưng phân cc ging nhau, thì kt qu ca h luôn luôn ging nhau trong tng cp b by. Bng cách o nhiu cp, Alice và Bob thu ưc chui s ngu nhiên ging nhau, khi ó h s dng nó làm khóa bo mt. Alice trn khóa ca cô (góc trên bên trái) vi hình gc (phía dưi bên trái). Hình nh mã hóa ( gia phía dưi) là an toàn vi k nghe trm vì tính ngu nhiên ca khóa. Tuy nhiên, Bob có th d dàng gii mã tin nhn bng khóa ca anh ta (góc dưi bên phi). K nghe trm tim tàng có th b phát hin vì vic can thip vi các photon ca cp b by làm phá hng s ri. ây là h qu ca nguyên lí bt nh, và do ó tính an toàn ca mt mã lưng t ưc m bo. Thí nghim ban u chng minh hiu ng này ưc tin hành bi mt i ti i hc Innsbruck vào năm 1998 trên khong cách hơn 300 m (Phys. Rev. Lett. 84 4729). 80 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay Theo kiu tương t, con ưng dn ti các thí nghim GHZ ã m ra lĩnh vc rng ln ca s ri nhiu ht, nó có ng dng, trong s nhng th khác, trong o lưng lưng t. Ví d, sai s ln hơn  s lưng photon ri trong giao thoa k dn ti sai s nh hơn trong pha ca chúng, nh ó mang li phép o chính xác hơn so vi mt thí nghim tương t s dng cùng s lưng photon không b ri. Máy tính lưng t, bng cách x lí thông tin thông qua trng thái ca các h lưng t như nguyên t và photon, ha hn s làm tt hơn máy tính c in trong nhng nhim v nht nh. Mt phương pháp ch to mt mu thc tin ca mt dng c như th là cái gi là máy tính lưng t mt chiu. ưc  xut vào năm 2001, nó hot ng trên s ri. Trong s hin thc hóa lưng t, năng lưng phát ra t mt laser bơm i qua tinh th beta barium borate (BBO) phi tuyn hai ln  làm phát ra hai cp photon ri, nghĩa là bn mode không gian cha bn photon c thy. S chng cht kt hp  hai b tách chùm phân cc m bo bn photon ưc phát hin cui cùng  trong “trng thái ám”, bit nơi t thích hp ca các bn na sóng và bn phân cc. K t năm 2005, các thí nghim chng-minh-khái-nim ( trên) vi cơ cu máy tính lưng t cơ bn này ã cho phép thc hành in toán thut toán tìm kim Grover, mt song  ca tù nhân lưng t và chng minh không gian con tách kt hp t do (như yêu cu i vi in toán lưng t th-sai) ã ưc thc hin. S ri nhiu ht còn thit yu cho tính toán lưng t. Tính toán lưng t khai thác các hin tưng lưng t cơ bn cho phép các phép tính ưc thc hin vi tc  chưa tng thy – có 81 Tuyn Physics World 2008 | © hiepkhachquay l còn gii ưc nhng bài toán quá phc tp i vi máy tính thông thưng, ví d như phân tích tha s thành nhng s nguyên t ln hoc cho phép tìm kim cơ s d liu tht nhanh. Ý tưng ch cht ng sau phép tính toán lưng t là mã hóa và x lí thông tin trong các h vt lí tuân theo các quy lut ca cơ hc lưng t. Nhiu nghiên cu hin nay, do ó, dành cho tìm kim các bit lưng t, hay “qubit” xác thc có th liên kt vi nhau  hình thành các thanh ghi và cng lôgic tương t như trong máy tính thông thưng, chúng s cho phép các thut toán lưng t trn vn ưc thc hin. Tuy nhiên, vào năm 2001, Robert Raussendorf và Hans Briegel, khi ó làm vic ti i hc Munich  c, ã  xut mt l trình khác cho in toán lưng t da trên “trng thái ám” nhiu ht b ri cao  (Phys. Rev. Lett. 86 5188). Trong cơ cu này, gi là in toán lưng t “mt chiu”, mt phép tính in toán ưc thc hin bng cách o tng ht ca trng thái ám ri trong mt chui c bit xác nh bi phép tính nht nh ưc tin hành. Tng ht ưc o không còn b ri vi nhng ht khác và do ó không sn sàng cho phép in toán khác na. Nhưng nhng ht ó vn  trong trng thái ám sau khi tng phép o theo ui mt trng thái c bit tùy thuc vào phép o nào ưc tin hành. Vì kt qu o ca bt kì ht b ri riêng r nào cũng hoàn toàn ngu nhiên, nên các trng thái khác nhau thu ưc cho các ht còn li sau tng phép o. Nhưng ch trong mt trưng hp c bit trng thái còn li là trng thái thích hp. Ý tưng then cht ca Raussendorf và Briegel là loi tr s ngu nhiên ó bng cách to ra chui phép o c bit tùy thuc vào kt qu trưc ó. Toàn b cơ cu, vì th, miêu t mt máy tính lưng t quyt nh lun, trong ó các ht còn li vào cui tt c phép o mang li kt qu ca phép in toán. Năm 2005, các tác gi hin nay và ng nghip  Vienna ã chng minh nguyên lí in toán lưng t mt chiu và c mt thut toán tìm kim ơn gin s dng trng thái ri bn photon (ature 434 169). Sau ó, vào năm 2007, Jian-Wei Pan thuc i hc Khoa hc và Công ng Trung Hoa  Hefei và các cng s ã thc hin mt cơ cu tương t gm sáu photon. Mt thun li d nhn thy ca máy tính lưng t mt chiu là tc  chưa tng có ca nó, vi thi gian t phép o ca mt photon ti phép o tip theo, tc là mt chu kì in toán, mt không hơn 10 ns. Vấn đề phát sinh Công ngh phát trin trong 20 năm qua làm cho vic x lí và truyn thông tin lưng t tr thành hin thc mang li cho các nhà nghiên cu quyn iu khin chưa tng có tin l trên tng h lưng t riêng l. Ví d, ngày nay rõ ràng là in toán lưng t photon tính hoàn toàn là có th nhưng nó yêu cu các ngun phát photon b ri và photon c thân thun khit cao, cng vi kh năng iu khin xác thc trng thái lưng t ca các photon hay nhng h lưng t khác trong 82 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay phn nh ca nano giây. Nhng công c cn thit cho s phát trin này và nhng phát trin khác ã và ang ưc ci thin liên tc, t nó ã m ra nhng cách thc hoàn toàn mi  khám phá nhng câu hi sâu sc phát sinh bi thuyt lưng t. Mt câu hi như th mt ln na là nói v quan nim v tính cc b và tính duy thc. Toàn b nhóm thí nghim Bell và GHZ tin hành trong các năm cho thy ít nht là mt trong hai gi thuyt này là không tương thích  mô t th gii vt cht (ít nht là chng nào mà các trng thái ri còn có tham gia). Nhưng nh lí Bell không cho phép chúng ta nói gi thuyt nào trong hai gi thuyt phi vt b. Trong mt thí nghim kiu Legget, các tương quan gia s phân cc thng i vi mt photon và phân cc elip ca photon kia có th ch ra là ã vi phm th gii quan duy thc, cho dù là s truyn thông phi cc b tc thi ưc phép. Như biu din trong hình, s phân cc tròn và elip ca các photon c thân có th o bng nhng kt hp thích hp ca bn mt phn tư sóng và bn phân cc thng. Năm 2003, Anthony Leggett thuc i hc Illinois ti Urbana-Champaign  Mĩ ã cung cp mt câu tr li b phn bng cách ưa ra mt nh lí xung khc mi mang rt nhiu tinh thn ca thuyt Bell, nhưng vi mt tp hp gi thuyt khác. (Found. Phys. 33 1469). Ý tưng ca ông là vt b gi thuyt cc b và nêu câu hi không bit, trong mt tình hung như th, mt quan nim hp lí v thuyt duy thc – c th là quy mt s phân cc n nh là tính cht “tht” ca tng ht trong mt cp b ri – có   làm hi sinh trn vn thuyt lưng t. Qua trc giác, ngưi ta có th trông i rng nhng tác dng phi cc b ã chn úng có th to ra các tương quan tùy ý. Sau ht thy, nu bn cho phép kt qu phép o ca mình ph thuc vào mi th ang tin trin trong toàn b vũ tr (k c ti v trí ca thit b o th hai), thì ti sao bn phi ch ơi mt s ràng buc lên nhng tương quan ó ? [...]... thoa lượng tử đối với các virus nhỏ hay có lẽ còn với cả vi khuN nano n Bằng cách nghiên cứu hành trạng cơ lượng tử của các đối tượng ngày càng lớn hơn và nặng hơn, các nhà nghiên cứu có được một cơ hội tốt hơn để xây dựng máy tính lượng tử xác thực hoặc phát triển những ứng dụng khác của khoa học thông tin lượng tử Kỉ lục thế giới hiện nay cho đối tượng nặng nhất biểu hiện sự giao thoa lượng tử trong... tới 1020 nguyên tử Một mục tiêu hấp dẫn của các thí nghiệm khảo sát thế giới lượng tử của các đầu mút cơ là chứng minh sự rối giữa một hệ vi mô như một photon và một hệ cơ- hay cả giữa hai hệ cơ Trong khi động cơ thúc đN nghiên cứu các hệ lượng tử vĩ mô là sự hiếu kì thuần túy, thì y nghiên cứu đã chạm tới những câu hỏi quan trọng trong khoa học thông tin lượng tử Đây là vì các hệ lượng tử càng lớn hay... khiển các hệ lượng tử phức tạp tồn tại trong không gian Hilbert cao chiều – không gian toán học trong đó các trạng thái lượng tử được mô tả Đa số những câu hỏi cơ sở đã biết trong thuyết lượng tử cho đến nay chỉ áp dụng các hệ tương đối đơn gảin, còn các chiều không gian Hilbert cao hơn có thể mang lại những đặc điểm định lượng mới cho cách hiểu nền vật lí lượng tử Chúng ta bị thuyết phục rằng nhiều... thập niên 1970, các thí nghiệm nhiều lần cho thấy thuyết lượng tử là đúng, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn đang nghĩ ra thêm các phép đo để tìm xem cơ học lượng tử cho chúng ta biết điều gì về thực tại vật lí Những phép kiểm tra này đã làm phát sinh ra một lĩnh vực mới gọi là khoa học thông tin lượng tử, trong đó sự rối và những hiện tượng lượng tử khác được sử dụng để mã hóa, truyền tải và xử lí thông... chúng, điều đó quan trọng đối với các phân tử vĩ mô hay đầu mút khi nó làm các thanh ghi lớn của một máy tính lượng tử Một hệ quả của tương tác này với thế giới bên ngoài là “sự tách kết hợp”, qua đó hệ thực sự trở nên bị rối với môi trường và vì thế mất trạng thái lượng tử riêng của nó Kết quả là các phép đo của hệ đó không còn có thể hé mở bất kì dấu hiệu lượng tử nào Việc tìm cách tránh sự tái kết hợp... vượt ngoài khuôn khổ cơ học lượng tử Tóm tắt Cơ học lượng tử đã thách thức các quan niệm mang tính trực giác về thực tại, ví dụ như tính chất của một hạt có tồn tại hay không trước khi một phép đo được tiến hành trên nó Sự rối là một trong những khía cạnh khó hiểu nhất của thuyết lượng tử; nó ngụ ý rằng các kết quả đo trên hai hạt là quan hệ chặt chẽ với nhau một cách tức thời cho dù là chúng ở cách... quan sát hững giới hạn vĩ mô Ảnh hưởng qua lại gần gũi giữa khoa học thông tin lượng tử và tính hiếu kì cơ bản còn được chứng minh bởi một số thí nghiệm hấp dẫn bao hàm các hạt nặng hơn Theo thuyết lượng tử, không có giới hạn trên thực chất nào lên kích thước hay tính phức tạp của hệ vật chất trên đó các hiệu ứng lượng tử không còn xảy ra Đây là tâm điểm của nghịch lí con mèo nổi tiếng của Schrödinger,... của chúng, là phân tử fluorinate fullerene C60F48 với khối lượng bằng 1632 đơn vị khối lượng nguyên tử (hình trên bên trái) (Phys Rev Lett 91 090408) Đối tượng lớn nhất biểu hiện sự giao thoa là phân tử “azobenzene” (hình dưới) ( ature Physics 3 711), như chứng minh bởi đội của Markus Arndt tại Đại học Vienna Dụng cụ cộng hưởng cơ (hình trên bên phải) đến nay vẫn chưa đi vào địa hạt, nhưng điều này có... dụng để mã hóa, truyền tải và xử lí thông tin theo những phương pháp mới triệt để Mức độ điều khiển tăng dần trên từng hệ lượng tử riêng rẽ chi phối nền khoa học thông tin lượng tử ngày nay cho phép các nhà vật lí bàn bạc lần nữa về những nan đề cơ bản phát sinh bởi thuyết lượng tử Tài liệu tham khảo: M Arndt, K Hornberger and A Zeilinger 2005 Probing the limits of the quantum world Physics World March... làm sáng tỏ hơn nữa các đặc điểm phản trực giác của thuyết lượng tử thật sự không thể thiếu được trong mô tả của chúng ta về thế giới vật lí Trong khi làm như vậy, chúng ta trông đợi thu được cái nhìn sâu sắc hơn về câu hỏi cơ bản nền tảng rằng thực tại là gì và làm thế nào mô tả nó Mối quan hệ gần gũi giữa tính hiếu kì cơ bản của thế giới lượng tử và ứng dụng của nó trong khoa học thông tin có lẽ còn . hiepkhachquay Thi kì phc hưng lưng t Các nhà vật lí ngày nay thường xuyên có thể khai thác những tính chất khác thường của cơ học lượng tử để truyền tải, mã hóa và cả xử lí thông tin. hưng như Markus. bộ công nghệ của khoa học thông tin lượng tử ngày nay đang cho phép các nhà nghiên cứu chú tâm trở lại vào những nan đề cơ bản phát sinh bởi thuyết lượng tử. Trí tò mò thun túy ã tng là. các h vĩ mô hơn nhiu so vi có th thc hin lúc này trong phòng thí nghim. Tính hiếu kì lượng tử Vt lí lưng t và khoa hc thông tin mà nó ã thúc Ny ra i là hai mt ca mt ng