AI giải mã hiện tượng bí ẩn của Einstein, đưa internet lượng tử đến gần thực tế hơn

Hiện tượng vướng víu lượng tử, được Albert Einstein gọi là "hành động kỳ lạ từ xa", đóng vai trò cốt lõi trong công nghệ máy tính lượng tử, truyền thông lượng tử và bảo mật dữ liệu. Tuy nhiên, việc tạo ra và duy trì sự vướng víu này vẫn là một thách thức lớn trong vật lý hiện đại.

Nhờ sự trợ giúp của AI, các nhà khoa học đã phát hiện ra một cách đơn giản hơn nhiều để đạt được hiệu ứng này, mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng vật lý lượng tử vào thực tiễn.

Vướng víu lượng tử

Vướng víu lượng tử là một trong những hiện tượng kỳ lạ nhất của cơ học lượng tử. Khi hai hạt bị vướng víu, chúng sẽ chia sẻ trạng thái lượng tử với nhau, bất kể khoảng cách giữa chúng xa đến đâu. Điều này có nghĩa là một hạt có thể ảnh hưởng đến hạt còn lại ngay lập tức, dù hai hạt cách nhau hàng trăm nghìn cây số.

Hiện tượng này đã được chứng minh trong nhiều thí nghiệm và đóng vai trò quan trọng trong truyền thông lượng tử và máy tính lượng tử. Trong truyền thông lượng tử, sự vướng víu cho phép truyền tải thông tin an toàn tuyệt đối, không thể bị nghe lén hoặc can thiệp bởi bên thứ ba. Trong khi đó, máy tính lượng tử sử dụng vướng víu lượng tử để thực hiện các phép tính phức tạp với tốc độ nhanh hơn hàng triệu lần so với máy tính truyền thống.

Tuy nhiên, tạo ra và duy trì sự vướng víu lượng tử là một bài toán khó. Trước đây, các nhà khoa học phải chuẩn bị nhiều cặp hạt vướng víu riêng biệt, thực hiện phép đo chính xác và xử lý hàng loạt dữ liệu phức tạp. Đây là một quá trình tốn kém và đòi hỏi công nghệ cực kỳ tinh vi.

AI phát hiện cách đơn giản hơn để tạo sự vướng víu lượng tử

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Physical Review Letters ngày 2.12.2024, các nhà khoa học đã sử dụng AI để tìm kiếm cách tạo ra vướng víu lượng tử đơn giản hơn. Họ sử dụng một công cụ AI chuyên dụng có tên PyTheus, được thiết kế để hỗ trợ các thí nghiệm quang lượng tử.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu chỉ muốn sử dụng AI để tái tạo các quy trình truyền thống trong việc hoán đổi vướng víu lượng tử. Tuy nhiên, AI đã tìm ra một phương pháp hoàn toàn mới, giúp quá trình này đơn giản và hiệu quả hơn nhiều.

Cụ thể, AI đề xuất rằng sự vướng víu có thể xảy ra khi các photon (hạt ánh sáng) có đường đi không thể phân biệt được. Nếu có nhiều nguồn phát photon và chúng không thể được phân biệt với nhau, các photon sẽ tự động trở nên vướng víu, ngay cả khi trước đó không có liên kết nào giữa chúng.

Điều này đi ngược lại với suy nghĩ truyền thống, nhưng khi các nhà khoa học thử nghiệm theo cách AI gợi ý, kết quả hoàn toàn chính xác. Họ đã có thể tạo ra sự vướng víu lượng tử một cách dễ dàng hơn nhiều so với các phương pháp cũ.

Internet lượng tử

Việc đơn giản hóa quá trình tạo vướng víu lượng tử có thể giúp thúc đẩy sự phát triển của internet lượng tử. Hiện tại, internet lượng tử vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng nếu có thể tạo ra sự vướng víu dễ dàng hơn, các công nghệ truyền thông lượng tử sẽ trở nên thực tế và khả thi hơn nhiều.

Mạng internet lượng tử siêu bảo mật có thể giúp mã hóa thông tin một cách tuyệt đối an toàn, chống lại mọi hình thức tấn công mạng. Bên cạnh đó, máy tính lượng tử kết nối toàn cầu sẽ cho phép các hệ thống liên kết với nhau, thực hiện các phép tính siêu nhanh, thay đổi cách chúng ta xử lý dữ liệu. Đặc biệt, trong tương lai, công nghệ dịch chuyển tức thời lượng tử có thể giúp con người truyền dữ liệu ngay lập tức từ nơi này sang nơi khác mà không cần đến internet theo cách truyền thống.

Nhà vật lý Sofia Vallecorsa, chuyên gia về công nghệ lượng tử tại Tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu, (CERN) nhận xét: "Chúng ta càng có thể đơn giản hóa công nghệ lượng tử, ứng dụng của nó sẽ càng rộng rãi hơn".

AI - công cụ mới của các nhà vật lý

Nghiên cứu này cũng đánh dấu một bước tiến mới trong việc sử dụng AI trong nghiên cứu khoa học. Trước đây, AI chủ yếu được sử dụng trong tự động hóa, xử lý dữ liệu và phát triển công nghệ thông tin, nhưng nay nó đã bắt đầu đóng vai trò quan trọng trong vật lý lượng tử.

AI không chỉ giúp tăng tốc độ tính toán, mà còn có thể đề xuất các giải pháp hoàn toàn mới, thậm chí đi ngược lại với hiểu biết truyền thống của con người. Điều này mở ra một hướng đi mới, nơi AI có thể trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực cho các nhà khoa học trong việc khám phá những bí ẩn của vũ trụ.

Tuy nhiên, phương pháp mới vẫn cần được kiểm chứng về tính ổn định trong thực tế cũng như khả năng mở rộng để ứng dụng vào các hệ thống lượng tử lớn hơn. Các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu, kiểm tra và cải tiến công nghệ này trước khi có thể triển khai vào các hệ thống thương mại.

Nhìn chung, việc sử dụng AI để khám phá phương pháp tạo vướng víu lượng tử đơn giản hơn là một bước tiến lớn trong vật lý lượng tử. Phát hiện này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các nguyên tắc cơ bản của vũ trụ, mà còn mở ra cánh cửa cho các công nghệ truyền thông lượng tử, mạng lượng tử và máy tính lượng tử trong tương lai.

Dù còn nhiều thách thức cần vượt qua, sự kết hợp giữa AI và vật lý lượng tử đang đưa nhân loại tiến gần hơn đến một kỷ nguyên mới trong khoa học và công nghệ. Internet lượng tử đang dần trở thành một khả năng thực tế, với những tiến bộ ngày càng rõ rệt trong nghiên cứu và ứng dụng.