Một lý thuyết về Quantum Entanglement được đề xuất cách đây hơn hai thập kỷ cuối cùng đã được chứng minh bằng thực nghiệm, mở ra phương pháp mới để tạo kết nối lượng tử ổn định giữa các Qubit ở xa nhau mà không cần liên tục điều khiển và đo lường chủ động.
- Vì sao Quantum Entanglement quan trọng
- Phương pháp truyền thống cần Active Control
- Quantum Bath kết nối các Qubit ở xa
- Khoảng cách thử nghiệm 50 cm
- Entanglement ổn định và luôn sẵn sàng
- Xác minh bằng Microwave Pulse cực ngắn
- Tiềm năng cho Hybrid Quantum Systems
- Hiệu suất hiện tại khoảng 10%
- Hướng tới Quantum Network lớn hơn
Các nhà vật lý tại Institute of Science and Technology Austria (ISTA), cùng các nhà nghiên cứu từ Technical University of Munich, đã trình diễn phương pháp Distributed Quantum Entanglement hoàn toàn tự động bằng “Quantum Bath” gồm các hạt ánh sáng có tương quan.
Thí nghiệm cung cấp Proof-of-Concept quan trọng cho kiến trúc Modular Quantum Computer trong tương lai.
Nghiên cứu được công bố trên Physical Review X với tiêu đề “Distributing stationary qubit entanglement through a non-local squeezed reservoir”.
Vì sao Quantum Entanglement quan trọng
Quantum Entanglement mô tả hiện tượng các đặc tính của Quantum Particles tương quan theo cách vật lý cổ điển không thể giải thích.
Albert Einstein từng nổi tiếng gọi hiện tượng này là “spooky action at a distance”.
Đọc thêm
Qubit là đơn vị thông tin cơ bản của Quantum Computer và có thể tồn tại trong Quantum Superposition.
Entanglement là nguồn lực nền tảng cho Quantum Computing và Quantum Communication.
Phương pháp truyền thống cần Active Control
Các phương pháp Distributed Entanglement hiện nay thường yêu cầu nhiều thao tác điều khiển và đo lường lặp lại.
Một phương pháp gửi Photon được điều khiển giữa hai Qubit.
Nhóm nghiên cứu muốn phát triển hệ thống có thể duy trì Entanglement tự động.
Quantum Bath kết nối các Qubit ở xa
Thí nghiệm mới sử dụng các Microwave Photons có tương quan.
Hai Qubit tương tác với Microwave Radiation năng lượng thấp có tương quan.
Quantum Environment được thiết kế sẽ đưa các Qubit vào Entangled State và liên tục ổn định trạng thái này.
Khoảng cách thử nghiệm 50 cm
Trong Proof-of-Concept, các Qubit được tách qua khoảng 50 cm, tương đương 20 inch cáp.
Tuy nhiên, nguyên lý không bị giới hạn ở khoảng cách này.
Một Correlated Photon Source cũng có thể tạo nhiều Entangled Pairs.
Entanglement ổn định và luôn sẵn sàng
Quantum Environment liên tục đưa Qubit trở lại trạng thái mong muốn.
Nhờ đó, Entanglement có thể duy trì như một nguồn lực sẵn sàng cho Quantum Processing tiếp theo.
Xác minh bằng Microwave Pulse cực ngắn
Các nhà nghiên cứu sử dụng Microwave Pulses kéo dài chỉ vài phần tỷ giây để đo Qubit.
Quantum Measurement khiến Superposition Collapse về trạng thái xác định.
Vấn đề này liên quan chặt chẽ đến Decoherence, một trong những trở ngại lớn của Quantum Computing.
Tiềm năng cho Hybrid Quantum Systems
Photon hoạt động ở các Frequency khác nhau có thể giúp ổn định Entanglement giữa các Qubit hoạt động ở Energy Scale rất khác nhau.
Điều này có thể hỗ trợ Hybrid Quantum Systems kết hợp nhiều loại Quantum Hardware.
Hiệu suất hiện tại khoảng 10%
Phương pháp hiện tại truyền được khoảng 10% lượng Entanglement có sẵn trong Quantum Bath.
Các phương pháp Active Control hiện vẫn hiệu quả hơn.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu xem đây là một Framework có khả năng mở rộng.
Hướng tới Quantum Network lớn hơn
Quantum Computer tương lai có thể được xây dựng từ nhiều Quantum Module nhỏ kết nối với nhau thay vì một Processor khổng lồ.
Distributed Entanglement sẽ cho phép các Module này chia sẻ và xử lý Quantum Information.
Phương pháp mới có thể được mở rộng để đồng bộ nhiều Qubit ở xa, trở thành một thành phần cho Quantum Processor và Quantum Network quy mô lớn hơn.
