Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Máy tính lượng tử được ví như “kỳ lân công nghệ” tiềm năng thì khổng lồ, nhưng vẫn luôn cách chúng ta một tương lai rất xa. Cũng giống như phản ứng nhiệt hạch hay siêu dẫn nhiệt độ phòng, máy tính lượng tử hứa hẹn sẽ thay đổi thế giới: từ giải quyết các mô hình biến đổi khí hậu phức tạp đến tối ưu hóa các hệ thống mà máy tính cổ điển không thể xử lý nổi.
Tuy nhiên, một trong những rào cản lớn nhất là khả năng duy trì trạng thái lượng tử điều cốt lõi để qubit (đơn vị xử lý của máy tính lượng tử) hoạt động chính xác. Chúng rất dễ nhiễu, dễ sai lệch và mất tính chồng chập một hiện tượng gọi là mất kết hợp. Chính điều này khiến máy tính lượng tử hiện nay vẫn chưa thể vượt qua giới hạn thực nghiệm.
Mới đây, các nhà khoa học từ Trung Quốc và Hoa Kỳ đã đưa ra một cách tiếp cận độc đáo: tích hợp tinh thể thời gian tôpô vào hệ thống lượng tử để tăng cường độ ổn định. Nghiên cứu này đã được công bố trên Nature Communications và cho thấy dấu hiệu tích cực về khả năng chống nhiễu, giảm lỗi và duy trì trạng thái chồng chập lâu hơn.
Tinh thể thời gian là một loại vật chất rất đặc biệt. Khác với tinh thể bình thường (như kim cương) lặp lại về cấu trúc trong không gian, tinh thể thời gian lặp lại theo chu kỳ trong thời gian. Khái niệm này được đề xuất lần đầu bởi nhà vật lý Frank Wilczek người từng đoạt giải Nobel vào năm 2012, và từng bị xem là viễn tưởng do nó dường như “lách luật” nhiệt động lực học.
Trong nghiên cứu mới, nhóm tác giả không chỉ sử dụng tinh thể thời gian đơn giản, mà còn là tinh thể thời gian tôpô một biến thể phức tạp hơn, trong đó tính chất của toàn bộ hệ thống (giống như một mạng nhện) được duy trì ngay cả khi từng phần nhỏ bị thay đổi. Điều này tạo ra khả năng phục hồi vượt trội cực kỳ cần thiết để bảo vệ qubit khỏi nhiễu loạn.
Kết quả cho thấy, khi hệ thống máy tính lượng tử được tích hợp kiểu tinh thể này, độ trung thực (fidelity) tức độ chính xác và ổn định của qubit đã được cải thiện đáng kể, vượt qua những thí nghiệm trước đây. Dù vẫn còn ở giai đoạn sớm (chế độ “tiền nhiệt”), đây là bước tiến vững chắc hướng tới một máy tính lượng tử thực sự ổn định.
Tuy nhiên, một trong những rào cản lớn nhất là khả năng duy trì trạng thái lượng tử điều cốt lõi để qubit (đơn vị xử lý của máy tính lượng tử) hoạt động chính xác. Chúng rất dễ nhiễu, dễ sai lệch và mất tính chồng chập một hiện tượng gọi là mất kết hợp. Chính điều này khiến máy tính lượng tử hiện nay vẫn chưa thể vượt qua giới hạn thực nghiệm.
Kết hợp tinh thể thời gian với máy tính lượng tử
Mới đây, các nhà khoa học từ Trung Quốc và Hoa Kỳ đã đưa ra một cách tiếp cận độc đáo: tích hợp tinh thể thời gian tôpô vào hệ thống lượng tử để tăng cường độ ổn định. Nghiên cứu này đã được công bố trên Nature Communications và cho thấy dấu hiệu tích cực về khả năng chống nhiễu, giảm lỗi và duy trì trạng thái chồng chập lâu hơn.
Tinh thể thời gian là một loại vật chất rất đặc biệt. Khác với tinh thể bình thường (như kim cương) lặp lại về cấu trúc trong không gian, tinh thể thời gian lặp lại theo chu kỳ trong thời gian. Khái niệm này được đề xuất lần đầu bởi nhà vật lý Frank Wilczek người từng đoạt giải Nobel vào năm 2012, và từng bị xem là viễn tưởng do nó dường như “lách luật” nhiệt động lực học.
Trong nghiên cứu mới, nhóm tác giả không chỉ sử dụng tinh thể thời gian đơn giản, mà còn là tinh thể thời gian tôpô một biến thể phức tạp hơn, trong đó tính chất của toàn bộ hệ thống (giống như một mạng nhện) được duy trì ngay cả khi từng phần nhỏ bị thay đổi. Điều này tạo ra khả năng phục hồi vượt trội cực kỳ cần thiết để bảo vệ qubit khỏi nhiễu loạn.
Kết quả cho thấy, khi hệ thống máy tính lượng tử được tích hợp kiểu tinh thể này, độ trung thực (fidelity) tức độ chính xác và ổn định của qubit đã được cải thiện đáng kể, vượt qua những thí nghiệm trước đây. Dù vẫn còn ở giai đoạn sớm (chế độ “tiền nhiệt”), đây là bước tiến vững chắc hướng tới một máy tính lượng tử thực sự ổn định.
