Bước tiến lớn cho mạng lượng tử tương lai

Một bước đột phá vừa được công bố trong lĩnh vực công nghệ lượng tử: các nhà khoa học từ Đan Mạch và Đức đang bắt tay vào phát triển nguồn sáng lượng tử – thành phần then chốt cho mạng lượng tử trong tương lai. Dự án có tên EQUAL (Erbium-based silicon quantum light sources) sẽ kéo dài 5 năm, với sự tài trợ 40 triệu kroner Đan Mạch (khoảng 5,3 triệu euro) từ Quỹ Đổi mới Đan Mạch.

Cốt lõi của dự án là sử dụng nguyên tố hiếm erbium – một trong số rất ít nguyên tố phát ra ánh sáng ở dải sóng phù hợp với hệ thống cáp quang hiện tại – kết hợp với vật liệu silicon vốn đã quá quen thuộc trong các thiết bị điện tử. Mục tiêu là tạo ra các hạt ánh sáng lượng tử có thể truyền đi xa nhưng đồng thời lưu giữ được thông tin – điều từng được cho là bất khả thi.

“Một trong những thách thức lớn nhất là tích hợp nguồn sáng lượng tử với bộ nhớ lượng tử. Trước đây điều này rất xa vời, nhưng với công nghệ hiện tại, chúng tôi đã thấy được con đường phía trước,” – Giáo sư Søren Stobbe từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU), điều phối viên dự án, chia sẻ.

Các nhà khoa học của Viện HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Đức) sẽ sử dụng công nghệ chùm ion tiên tiến để cấy các nguyên tử erbium vào trong các cấu trúc silicon siêu nhỏ. Khi được kích thích bằng tia laser, những nguyên tử này phát ra các photon đơn – yếu tố cần thiết để truyền dữ liệu trong mạng lượng tử mà không thể bị nghe lén.

Bên cạnh đó, dự án còn nhận được sự hỗ trợ công nghệ từ nhiều đơn vị khác như Đại học Humboldt ở Berlin (mạng lượng tử), Beamfox Technologies (công nghệ nano), và Lizard Photonics (quang học tích hợp). Tất cả cùng chung tay xây dựng hệ thống lượng tử có thể tích hợp vào cơ sở hạ tầng truyền thông hiện có.

Công nghệ mới này không chỉ mở ra cánh cửa cho mạng truyền tin siêu bảo mật, mà còn là nền móng cho những máy tính lượng tử trong tương lai – những cỗ máy có thể giải quyết các bài toán hiện vẫn vượt quá khả năng của máy tính truyền thống.