Teleport có thể sẽ không còn là viễn tưởng

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế mới đây đã công bố nghiên cứu của họ về về truyền thông lượng tử hay còn gọi là viễn tải lượng tử thành công giữa 2 hòn đảo trong quần đảo Canary. Viễn tải ( teleportation) là sự vận chuyển các vật hay các hạt cơ bản từ nơi này tới nơi khác, hầu như tức thời, mà không phải di chuyển qua không gian. Với kỹ thuật hiện hành, viễn tải đúng nghĩa chỉ thực hiện được với các photon và các nguyên tử. Vì thế nó còn được gọi là viễn tải lượng tử (quantum teleportation).

Tháng 5 vừa qua, các nhà khoa học Châu Âu đã thành công truyền photon đi một khoảng cách lên đến 143 km giữa 2 hòn đảo trong quần đảo Canary. Kết quả công trình khoa học của họ đã được đăng tải trên tạp chí Nature. Họ đã phá vỡ kỉ lục trước đây do các nhà khoa học đến từ Trung Quốc lập ra khi truyền lượng tử đi trong khoảng cách 97km.

Những nhà nghiên cứu đã hợp tác với Viện Kỹ thuật Áo và một số tổ chức Châu Âu khác, sử dụng laser để truyền đi một photon từ hòn đảo này tới một hòn đảo khác cũng nằm trong quần đảo Canary. Đây là quy trình yêu cầu một số đột phá kĩ thuật mới, bởi giải pháp truyền thông thường sử dụng sợi cáp quang không phải là một lựa chọn tốt do sự suy giảm tín hiệu trong khi truyền đi.

Trong bộ phim khoa học viễn tưởng Star Trek, nhân vật Thuyền trưởng Kirk được “bắn” ra từ tàu không gian của ông đến một hành tinh, ông ta biến mất trên tàu không gian rồi hiện ra trên hành tinh đó. Một câu hỏi được đặt ra: phải chăng máy truyền thông đã làm “tan rã” viên thuyền trưởng Kirk, di chuyển tất cả các nguyên tử làm nên cơ thể ông đến một hành tinh đó, và sau đó kết hợp chúng lại với nhau hoặc: người ta đã quét tất cả các thông tin về trạng thái vật lý của thuyền trưởng Kirk, và truyền những thông tin này đến hành tinh, nơi thông tin được sử dụng để cấu tạo nên một thuyền trưởng Kirk mới bằng những vật liệu tìm thấy ở hành tinh đó. Đó chính là những ý tưởng viễn thông và những thành công của truyền thông lượng tử. Nhưng thực tế không như vậy. Khi các nhà khoa học lượng tử truyền đi một photon, họ không làm nó mất đi rồi xuất hiện trở lại như trong bộ phim Star Trek. Thay vào đó, thông tin chứa trong trạng thái lượng tử của hạt photon được truyền đi từ một photon này tới photon khác thông qua hiện tượng gọi là liên đới lượng tử hay vướng víu lượng tử (quantum entanglement) . Không may là điều này không đồng nghĩa với thông tin được truyền đi tức thời. Bởi vì sự truyền thông tin xảy ra khi thiết bị nhận đo lường được trạng thái lượng tử của photon, làm cho photon liên đới của thiết bị nhận phải thay đồi tức thì.

Tuy nhiên, để giải mã thông tin, thiết bị nhận cần phải biết cái nào là đại lượng đo lường gốc, cùng với một vài sự chỉ thị định hướng khác. Những chỉ thị định hướng này được gửi qua truyền thông thông thường, nhưng bị giới hạn ở tốc độ ánh sáng.

Sự phức tạp như trên cộng với yếu tố thời tiết và môi trường ở đây là nước làm vấn đề trở nên khó khăn bởi vì dù chùm laser có tập trung đến mấy vẫn có thể bị mất tín hiệu khi truyền qua môi trường nước, kể cả hơi nước. Viễn tải lượng tử là một quá trình rất phức tạp. Điều này làm đội ngũ các nhà khoa học Trung Quốc và Châu Âu phải tiến hành các phương pháp khác nhau. Trong khi các nhà khoa học Châu âu tiến hành thử nghiệm trên đại dương, thí nghiệm của các nhà khoa học Trung Quốc được tiến hành trên hồ nước.

Khi mà viễn tải lượng tử không dẫn tới truyền thông tin tức thời, thứ dẫn tới truyền thông an toàn đến khó tin. Bởi vì dù chỉ thị định hướng được thiết bị gửi gửi đi qua kênh truyền tin thông thường, các chỉ thị này hoàn toàn vô dụng nếu không có photon liên đới ở thiết bị nhận. Và các thiết bị gửi đi không nắm bắt được vị trí của các photon liên đới này. Nó có thể ở bất cứ đâu, không có cách nào để theo dấu được.

Tuy nhiên các nhà khoa học đang tích cực tiến tới bước tiếp theo – truyền thông lượng tử giữa bề mặt Trái Đất và vệ tinh. Theo nhà vật lý Anton Zeilinger tại buổi họp báo: “Thí nghiệm của chúng tôi đã chỉ ra công nghệ lượng tử của đã lớn mạnh như thế nào ngày nay, và nó hữu dụng như thế nào để áp dụng vào thực tiễn. Bước tiếp theo là tiến tới ruyền thông lượng tử dựa trên vệ tinh, làm cho truyền thông lượng tử vươn tới phạm vi toàn cầu”.

Nếu mục tiêu nói trên thành công, chúng ta có thể bắt đầu nghĩ tới Internet lượng tử cực nhanh, an toàn tuyệt đối dựa trên các thiết bị vệ tinh.