Máy tính lượng tử nhỏ nhất thế giới sử dụng một photon duy nhất ra mắt tại Đài Loan

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Thanh Hoa (NTHU), dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Chuu Chih-Sung, vừa phát triển máy tính lượng tử nhỏ nhất thế giới, chỉ sử dụng một photon duy nhất để thực hiện các phép toán. Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Physical Review Applied, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong công nghệ lượng tử và mở ra triển vọng mới cho máy tính lượng tử thương mại.

Ứng dụng của photon trong máy tính lượng tử
Máy tính lượng tử truyền thống sử dụng qubit – đơn vị thông tin lượng tử – thay vì bit như trong các máy tính thông thường. Qubit có thể tồn tại ở trạng thái chồng chập, cho phép máy tính lượng tử thực hiện các phép toán phức tạp một cách nhanh chóng và hiệu quả. Tuy nhiên, điều đặc biệt của nghiên cứu này là việc sử dụng một photon duy nhất để mã hóa thông tin.

Một photon là hạt năng lượng điện từ nhỏ nhất, có thể giữ thông tin trong 32 chiều khác nhau (time-bin), tạo ra khả năng xử lý thông tin mạnh mẽ. Quan trọng hơn, photon có thể được giữ trong một trạng thái lượng tử ổn định ngay cả khi ở nhiệt độ phòng, điều này giải quyết vấn đề thường gặp ở các máy tính lượng tử truyền thống là yêu cầu môi trường cực lạnh và tiêu thụ năng lượng cao.

Ưu điểm vượt trội của máy tính lượng tử photon
Máy tính lượng tử sử dụng photon có những lợi thế lớn trong việc xử lý thông tin so với các máy tính lượng tử truyền thống. Với khả năng chịu nhiễu thấp và phạm vi truyền thông tin rộng, photon giúp bảo vệ dữ liệu khỏi các tác động từ từ trường hoặc rung động, giảm thiểu sai sót tính toán. Điều này khiến cho máy tính lượng tử photon trở thành một lựa chọn tiềm năng cho các ứng dụng thương mại trong tương lai.

Giáo sư Mou Chung-yu, giám đốc Trường Khoa học tại NTHU, cho biết rằng máy tính lượng tử photon cuối cùng sẽ có ứng dụng rộng rãi trong phát triển thuốc, tối ưu hóa logistics, bảo mật dữ liệu, và trí tuệ nhân tạo (AI).

Không cần làm mát cực thấp
Một trong những ưu điểm lớn nhất của máy tính lượng tử photon là khả năng vận hành ở nhiệt độ phòng mà không cần các hệ thống làm mát phức tạp, điều này giúp giảm chi phí và phức tạp của các máy tính lượng tử truyền thống, vốn yêu cầu môi trường cực lạnh để duy trì trạng thái lượng tử.

Tương lai của máy tính lượng tử photon
Máy tính lượng tử photon có thể sẽ cách mạng hóa các ngành công nghiệp và khoa học. Với khả năng vận hành nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng, máy tính này có thể mở ra những cơ hội mới trong tính toán lượng tử cho các nghiên cứu khoa học, ứng dụng y tế và các hệ thống bảo mật hiện đại.