Giải pháp mạng lượng tử cho thế giới

Mặc dù máy tính lượng tử đại diện cho một cuộc cách mạng về tính toán, nhưng chúng không thể giao tiếp với nhau theo cách các máy tính thông thường có thể - có nghĩa là qua Internet. Nếu các máy tính lượng tử có thể được kết nối thông qua một mạng lượng tử, chúng có thể tạo điều kiện giao tiếp an toàn hoàn hảo giữa nhiều bên hoặc kết hợp sức mạnh tính toán để giải quyết các vấn đề khó hơn nhiều so với một máy tính lượng tử có thể xử lý đơn lẻ.

Trong một phiên họp tại Cuộc họp tháng Ba của Hiệp hội Vật lý Mỹ, hai nhà vật lý về lượng tử đã thực hiện các cách tiếp cận khác nhau để giải quyết một trở ngại trọng tâm trong việc triển khai các mạng lượng tử trên mặt đất quy mô lớn: khoảng cách lớn nhất giữa các nút mạng (node) là bao xa để tín hiệu lượng tử có thể truyền đi qua cáp quang?

Ngăn ngừa đánh cắp dữ liệu

Liang Jiang, giáo sư tại Đại học Chicago, tập trung vào giải pháp được nhiều người theo đuổi nhất: một bộ lặp lượng tử. Các bộ lặp lượng tử sẽ được đặt giữa các nút trong mạng để tái tạo tín hiệu lượng tử để nó có thể truyền đi những khoảng cách xa hơn. Theo Jiang, hiện vẫn chưa có ai chứng minh được một bộ lặp lượng tử thành công, mặc dù đã “có những tiến bộ đáng kể theo hướng này”.

Giải pháp mạng lượng tử cho thế giới -0
Các nhà nghiên cứu về máy tính lượng tử tại Đại học Chicago.

Bộ lặp là một điểm trung gian nhận những tín hiệu đã bị yếu, khuếch đại nó và gửi tiếp đến điểm đích truyền dữ liệu; điều này được thực hiện một cách dễ dàng ở mạng cổ điển bởi vì không hề có sự khó khăn gì trong việc sao chép dữ liệu cổ điển nhưng đối với khoa học lượng tử, đây là một vấn đề chưa được giải quyết. Định lý không nhân bản trong cơ học lượng tử nói rằng khó có thể xây dựng một bộ lặp lượng tử theo nguyên tắc vật lý cổ điển. Một bit lượng tử (đối tượng dùng để truyền tải thông tin trên nền tảng lý thuyết thông tin lượng tử) trong một sợi dây dẫn quang học được mang bởi một photon đơn, và photon này ở một trong hai trạng thái có hay không; nó không thể được "khuếch đại".

Bên cạnh việc tái tạo tín hiệu, các bộ lặp lượng tử cũng có thể ngăn chặn việc mất dữ liệu trong khoảng cách dài thông qua việc sửa lỗi. Mã sửa lỗi rất phổ biến trong các mạng cổ điển, chẳng hạn như Bluetooth và WiFi, nơi chúng kiểm soát các lỗi tự nhiên xảy ra trong dữ liệu khi một tín hiệu chuyển nó từ thiết bị này sang thiết bị khác.

Tuy nhiên, các hệ thống lượng tử rất có xu hướng gặp lỗi vì tính chất nhạy cảm của các trạng thái lượng tử của chúng, vì vậy sửa lỗi là một lĩnh vực nghiên cứu lớn và quan trọng trong lĩnh vực công nghệ lượng tử.

Jiang nói: “Hiện có hai câu hỏi quan trọng cần đặt ra, từ góc độ lý thuyết. Đầu tiên, lượng thông tin lượng tử tối đa có thể được truyền qua một kênh cáp quang nhiễu là bao nhiêu? Thứ hai, giả sử chúng ta biết giới hạn đó: liệu chúng ta có thể thành công trong việc thiết kế mã sửa lỗi lượng tử tốt không?”.

Ngoài các chiến lược sửa lỗi lượng tử trong bộ lặp lượng tử, cũng như hiệu quả của chúng, Jiang đã chia sẻ một ứng dụng khác của mạng lượng tử: trung tâm dữ liệu lượng tử (QDC), nơi người dùng trên mạng lượng tử có thể truy cập cơ sở dữ liệu cổ điển cho mục đích lượng tử tin học. Thiết bị cần thiết để truy xuất dữ liệu cổ điển từ cơ sở dữ liệu dưới dạng các bit lượng tử, được gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên lượng tử (QRAM), có thể sẽ cực kỳ đắt tiền, nhưng Jiang coi QDC là một giải pháp.

Jiang nói: “Chúng ta có thể sử dụng QRAM như một máy chủ lượng tử, kết nối với người dùng thông qua mạng lượng tử. Tất cả người dùng cá nhân sau đó có thể truy vấn cơ sở dữ liệu thông qua mạng lượng tử mà không cần phải có QRAM bên mình. Điều này có thể chia sẻ chi phí của một thiết bị đắt tiền như vậy”.

Đưa mạng lượng tử lên không gian và hơn thế nữa

Đối với Paul Kwiat, Giáo sư Vật lý Bardeen tại Đại học Illinois Urbana-Champaign, giải pháp cho vấn đề mất tín hiệu cáp quang có thể là đưa mạng lượng tử lên khỏi mặt đất và lên không trung, thông qua máy bay không người lái, hoặc thậm chí vào không gian, với các vệ tinh.

Kwiat nói: “Hiện tại, chúng ta hầu như chỉ có mạng cáp quang cục bộ, với rất ít trường hợp ngoại lệ. Tôi đang hướng tới một tương lai, nơi chúng ta có kết nối giữa tất cả các loại nền tảng… bằng cách sử dụng vệ tinh, kết nối với các phương tiện bay, máy bay không người lái, xe tải hoặc thuyền”. Ông lưu ý rằng sự suy giảm tín hiệu qua không gian tự do chậm hơn nhiều so với qua các sợi quang, có nghĩa là tín hiệu lượng tử có thể được truyền đi một khoảng cách xa hơn.

Một mạng lượng tử “di động” như vậy, nơi các nút có thể dễ dàng định vị lại, sẽ mang lại nhiều lợi ích. Một số lợi ích mang tính khoa học, chẳng hạn như tiến hành cảm nhận lượng tử quy mô lớn hoặc nghiên cứu các hiện tượng lượng tử trong các khung quán tính khác nhau để kiểm tra mối quan hệ giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối. Một số lợi ích lại mang tính thực tế hơn: sử dụng các phương tiện bay trên không làm nút cho liên lạc lượng tử, nơi kết nối cáp quang không phải là một lựa chọn, chẳng hạn như trên các tàu hải quân trên đại dương.

Một mạng lượng tử giữa các vệ tinh trong không gian sẽ cho phép thực hiện nhiều thử nghiệm hơn nữa về cơ học lượng tử cơ bản, với khoảng cách và vận tốc lớn hơn mức có thể trên trái đất và trên các vùng có hiệu ứng hấp dẫn thay đổi.

Điện toán lượng tử là một lĩnh vực nghiên cứu cơ bản hấp dẫn và quan trọng - nó không chỉ có những ứng dụng tiềm năng quan trọng mà còn có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc quan trọng về bản chất của thực tế, bằng cách cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về ranh giới giữa thế giới cơ học lượng tử và trải nghiệm hàng ngày. Trong nhiều năm, điện toán lượng tử được coi là “thành tựu khó nắm bắt tiếp theo trong công nghệ — một chiến trường khoa học quốc tế quan trọng mới. Công nghệ điện toán lượng tử vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu và nhiều ứng dụng hứa hẹn nhất vẫn chưa được hiện thực hóa. Và đây là một “miền đất hứa” cho các nhà khoa học.

Bích Hạnh (Tổng hợp)

Các tin khác

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Bắc Ninh đã khởi tố vụ án, khởi tố bị can đối với 5 đối tượng vì có hành vi lừa dối khách hàng. Các đối tượng trên là chủ cơ sở, “bác sĩ”, “khách hàng” của Spa Sigma và Spa “Royal Luxury” ở tỉnh Bắc Ninh với những thủ đoạn lừa dối khách hàng hết sức bài bản, tinh vi.

Thiếu tướng Trịnh Xuân Thu luôn hướng về quê hương bằng những việc làm ý nghĩa để tri ân Mẹ Việt Nam anh hùng và các anh hùng, liệt sĩ.

Công an tỉnh Thanh Hóa phát huy truyền thống anh hùng

Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước, Thanh Hóa là một trong những địa bàn trọng điểm bị không quân, hải quân Mỹ đánh phá ác liệt. Hàm Rồng, Nam Ngạn, Phà Ghép, Đò Lèn, Đồi Nhơm... trở thành những “tọa độ lửa” trên tuyến chi viện chiến lược. Mỗi cây cầu, bến phà, cung đường nơi đây đều ghi dấu những trận đánh khốc liệt và sự hy sinh của quân, dân Thanh Hóa để giữ vững mạch giao thông ra tiền tuyến.

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

Bỏ học từ lớp 4, lang thang ở ga Nam Định rồi trượt dài từ trộm cắp, cướp tài sản đến ma túy, Nguyễn Văn Thùy dành hơn 20 năm cuộc đời để... đi tù. Khi trở về, những tưởng đã "rẽ lối" thành công sang lĩnh vực truyền thông với hình ảnh “Tế Điên” trên mạng xã hội, kể chuyện tù tội và khuyên giới trẻ hoàn lương, nhưng, như một diễn viên quen "ăn đèn" sân khấu, “Tế Điên" một lần nữa vướng vòng lao lý cũng chính bởi những phát ngôn thiếu kiểm soát của mình.

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Mỹ đã tham gia công ước cấm vũ khí sinh học, nhưng Cục Tình báo Trung ương Mỹ (CIA) lại bí mật phát triển một loại vũ khí ám sát bí mật: "khẩu súng gây đau tim". Sự thật khí tài này vừa được tạp chí trực tuyến Cơ khí phổ thông (PMC) Mỹ lật lại trong số ra trung tuần tháng 8/2026.

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

Một số công nghệ đột phá vẫn mang lại cảm giác như thể chúng được hiện thực hóa từ truyện hư cấu, ngay cả khi chúng đã xuất hiện được một thời gian. Đó là bởi vì chúng ta học cách áp dụng chúng vào cuộc sống hàng ngày thông qua các ứng dụng và thiết bị mà chúng hỗ trợ, nhưng chúng ta lại không bao giờ dành thời gian để tìm hiểu điều gì làm cho những công nghệ này hoạt động.

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

Bên dưới bề nổi của cuộc thương chiến vi chip bán dẫn đang nổi bật trên các trang báo quốc tế là một cuộc chiến ngầm khốc liệt hơn gấp bội: Cuộc đua áp đặt thể chế, giành quyền định đoạt trật tự số toàn cầu. Xem ra, quyền lực đích thực của kỷ nguyên mới không nằm ở chỗ ai làm ra con chip nhanh nhất, mà thuộc về kẻ quyết định AI được phép vận hành theo những quy tắc nào.

Chiều 6/8, việc công an xuất hiện tại nhà Bùi Xuân Huấn đã thu hút nhiều người quay phim, phát trực tiếp qua mạng xã hội

Một thập niên nổi tiếng nhờ thị phi

Không có chuyên môn, nghề nghiệp nổi bật làm bệ phóng, Bùi Xuân Huấn, tức Huấn “Hoa Hồng” vẫn xây dựng được sức ảnh hưởng lớn trên mạng xã hội bằng những màn khoe tiền, phát ngôn gây sốc và các bài giảng về “đạo lý”. Từ một hiện tượng mạng mang màu sắc “giang hồ”, Huấn từng bước thương mại hóa sự nổi tiếng, tham gia kinh doanh, bán hàng trực tuyến và làm từ thiện. Tuy nhiên, hành trình ấy cũng liên tục đi kèm tranh cãi, những lần bị xử phạt và gần đây nhất là việc cơ quan điều tra có mặt tại nơi ở của người này.

Thư cảm ơn của tỉnh ủy lai châu tới công ty TNHH KF FAN của ông Trần Đình Tiệp sau khi ông gửi 1,1 tỉ đồng ủng hộ đồng bào khó khăn

Khánh Sky và kết cục được báo trước

Từ một vụ tranh cãi về hoạt động từ thiện, câu chuyện nhanh chóng leo thang thành những màn livestream chửi bới, kéo đến tận nơi đối chất, rồi kết thúc bằng việc cơ quan công an vào cuộc. Đằng sau vụ việc Khánh Sky là một hiện tượng đáng báo động hơn: Nhiều gã “giang hồ mạng” hiện nay đang kiếm cơm bằng những drama gây tranh cãi và vướng vào pháp luật như là kết cục đương nhiên.

Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến cùng đồng nghiệp nghiên cứu kịch bản trước khi quay phim

Người kể chuyện pháp luật bằng những thước phim triệu view

Đoạn clip ghi lại hình ảnh một trung tá CSGT phụ vợ bán nước mía sau giờ làm việc bất ngờ thu hút hàng triệu lượt xem, giúp nhiều người biết đến Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến, cán bộ Phòng CSGT Công an TP Hà Nội. Phía sau khoảnh khắc đời thường ấy là một hành trình hơn 20 năm bền bỉ đứng giữa những ngã tư Thủ đô, chứng kiến biết bao mất mát vì tai nạn giao thông, thế nên, cách mà anh Tiến tuyên truyền pháp luật bằng những clip sống động khiến người dân, đặc biệt là các bạn trẻ vô cùng thích thú. Mọi người gọi anh là "Trung tá triệu view".

Những phát minh đi trước thời đại

Những phát minh đi trước thời đại

Giám sát động đất, động cơ hơi nước, phẫu thuật và vật liệu tiên tiến... Một hành trình khám phá những phát minh cổ đại đi trước thời đại.

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Cuộc xung đột tại Ukraine kéo dài đã đẩy các quốc gia thành viên châu Âu của NATO vào một cuộc chạy đua vũ trang quy mô lớn chưa từng có kể từ sau Chiến tranh Lạnh. Trong bối cảnh các tập đoàn công nghiệp quốc phòng nội địa phương Tây bị quá tải và Mỹ có dấu hiệu muốn giảm bớt vai trò đầu tàu dẫn dắt phòng thủ cựu lục địa, một hiện tượng địa chính trị kỳ lạ đã xuất hiện: dòng vũ khí từ cường quốc công nghiệp Đông Bắc Á - Hàn Quốc - đang ồ ạt đổ bộ về phía Tây.

AI và mặt trận an ninh phi truyền thống

AI và mặt trận an ninh phi truyền thống

Nếu động cơ hơi nước thúc đẩy cách mạng công nghiệp, Internet mở ra kỷ nguyên kết nối toàn cầu thì trí tuệ nhân tạo (AI) đang định hình nền văn minh số của thế kỷ XXI. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, công nghệ này cũng bị các tổ chức tội phạm, mạng lưới lừa đảo và các nhóm cực đoan lợi dụng để gia tăng quy mô, mức độ tinh vi của các cuộc tấn công mạng, gian lận tài chính hay thậm chí là khủng bố.

Cuộc chiến của niềm tin

Cuộc chiến của niềm tin

Có những thứ vũ khí không phát ra tiếng nổ. Nó không để lại hố bom, không làm rung cửa kính, cũng không hiện lên trên bản đồ quân sự. Nhưng, nó âm thầm đi vào điện thoại, bảng tin, nhóm chat, những cuộc tranh luận gia đình và cả lá phiếu của cử tri. Tin giả, trong hình hài mới của thời trí tuệ nhân tạo (AI), đang trở thành một thứ vũ khí như thế.

Phát động cao điểm thi đua 70 ngày đêm lập thành tích xuất sắc chào mừng kỉ niệm 70 năm Ngày truyền thống lực lượng Cảnh sát kinh tế

Những người gác cửa vùng kinh tế Đông bắc

Suốt hơn 45 năm xây dựng và trưởng thành, từ 14 cán bộ, chiến sĩ đầu tiên đến đơn vị Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân thời kỳ đổi mới, Phòng Cảnh sát điều tra tội phạm về tham nhũng, kinh tế, buôn lậu và môi trường Công an tỉnh Quảng Ninh đã lặng lẽ giữ vững trận tuyến bảo vệ nền kinh tế, đấu tranh với tham nhũng, buôn lậu, hàng giả và tội phạm kinh tế, góp phần giữ gìn kỷ cương pháp luật, môi trường đầu tư và sự bình yên của nhân dân đất mỏ.

Kỳ I: Pháo đài “Mắt cáo” và “Tam giác vàng” hợp phì

Kỳ I: Pháo đài “Mắt cáo” và “Tam giác vàng” hợp phì

Trong thế giới lượng tử, luật chơi của các điệp viên truyền thống hoàn toàn bị phá sản. Hãy tưởng tượng một bức thư mật được viết bằng các hạt ánh sáng. Chỉ cần một cái nhìn lén lút của mật thám, bức thư sẽ ngay lập tức tự hủy và phát tín hiệu báo động về trung tâm đầu não. Đó không phải là phép thuật, đó là Phân phối khóa lượng tử (QKD) - thứ đang giúp Bắc Kinh xây dựng một hệ thống thông tin liên lạc quốc phòng mà không một siêu máy tính nào của phương Tây có thể giải mã.

Lần theo những “mắt xích tử thần”

Lần theo những “mắt xích tử thần”

Ma túy đá hay các chất ảo giác, muốn đưa vào cơ thể, người nghiện ngập luôn cần đến những “dụng cụ trung gian” - đó là những chiếc nỏ thủy tinh uốn lượn, những chiếc bình khò tinh vi. Lâu nay, dư luận thường chỉ chú ý đến các đường dây mua bán ma túy mà ít ai biết rằng, phía sau dòng chảy đen tối đó là một thị trường ngầm cung cấp “đồ chơi” cho việc sử dụng ma túy vô cùng béo bở. Những kẻ núp bóng sản xuất, cung cấp các vật dụng này đang trở thành nguồn tiếp tay cho làn sóng tội phạm ma túy biến tướng.

UAV Ukraine đã xuyên thủng phòng không của Moscow như thế nào?

UAV Ukraine đã xuyên thủng phòng không của Moscow như thế nào?

Hàng trăm UAV Ukraine tấn công Moscow đã khiến hệ thống phòng không Nga rơi vào tình thế quá tải. Đằng sau đó là một hệ sinh thái UAV tấn công tầm xa đang được Kiev phát triển, với chi phí thấp hơn tên lửa hành trình nhưng đủ sức buộc Moscow phải phân tán, tiêu hao và liên tục điều chỉnh năng lực phòng thủ.

Công nghệ “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện giấc mơ làm cha

Công nghệ “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện giấc mơ làm cha

Đi khám phát hiện không có tinh trùng (vô tinh) người đàn ông bật khóc ngay khi bước ra cửa phòng khám. Anh nghĩ rằng cuộc đời mình không thể có con được nữa. Thất vọng, hoang mang khiến anh sợ làm lỡ duyên của vợ. Trước đây, y học đã nghiên cứu và tìm ra phương pháp nuôi cấy tinh tử thành tinh trùng, mang lại hy vọng có con cho những người đàn ông vô tinh. Nhưng hiện nay, nhờ sự tiến bộ của y học, công nghệ đã “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện được giấc mơ làm cha bằng mổ vi phẫu tinh hoàn tìm tinh trùng.