Khi nghe đến cụm từ “viễn di chuyển” (teleportation), chúng ta thường liên tưởng ngay đến những bộ phim khoa học giả tưởng, nơi con người hoặc đồ vật biến mất ở chỗ này và thình lình xuất hiện ở chỗ khác. Tuy nhiên, trong thế giới thực tế của vật lý lượng tử, khái niệm này mang một ý nghĩa hoàn toàn khác biệt nhưng không kém phần kỳ diệu.
Dựa trên các nghiên cứu từ Nature Physics và NASA, viễn di chuyển lượng tử không di chuyển vật chất hay năng lượng. Thay vào đó, nó chuyển đổi “trạng thái lượng tử” (quantum state) chính xác của một hạt — ví dụ như chiều xoay (spin) hoặc sự phân cực — sang một hạt khác nằm ở vị trí xa xôi.
Cơ chế hoạt động ra sao?
Để quý độc giả dễ hình dung, hãy tưởng tượng quá trình này diễn ra như sau:
- Sự vướng víu lượng tử (Quantum Entanglement): Đầu tiên, các nhà khoa học tạo ra hai hạt có mối liên kết đặc biệt, gọi là “vướng víu”. Dù hai hạt này có bị tách ra xa nhau hàng ngàn dặm, trạng thái của chúng vẫn gắn liền với nhau như một thể thống nhất.
- Đo đạc và Truyền tin: Khi các nhà khoa học đo trạng thái của hạt thứ nhất, thông tin đó — kết hợp với một lượng nhỏ dữ liệu cổ điển — cho phép hạt thứ hai tái tạo lại hoàn toàn trạng thái ban đầu của hạt thứ nhất.
- Không có sự sao chép: Một điểm quan trọng cần lưu ý là trong quá trình này, trạng thái của hạt gốc sẽ bị phá hủy. Điều này bảo đảm rằng không có sự sao chép xảy ra (no cloning), tuân thủ đúng các nguyên tắc vật lý.
Mặc dù có tên gọi nghe như phim khoa học giả tưởng, viễn di chuyển lượng tử không phải là việc di chuyển đồ vật từ nơi này sang nơi khác, mà là một phương pháp chuyển đổi trạng thái của các hạt vi mô để bảo đảm an toàn thông tin tuyệt đối.
Thông tin di chuyển, không phải vật chất
Điều thực sự “di chuyển” ở đây là thông tin. Không có vật chất hay năng lượng nào bay đi nhanh hơn vận tốc ánh sáng cả. Chính vì vậy, viễn di chuyển lượng tử hoàn toàn phù hợp với Thuyết Tương Đối của Einstein.
Sự phân biệt tinh tế này mở ra những cánh cửa lớn cho tương lai:
- Liên lạc siêu bảo mật: Tạo ra những kênh liên lạc không thể bị đánh cắp hay nghe lén.
- Máy điện toán lượng tử: Tăng sức mạnh giải quyết dữ liệu lên gấp bội lần so với máy tính tối tân nhất hiện nay.
- Mạng lưới lượng tử: Xây dựng một hệ thống internet hoàn toàn mới và an toàn.
Tóm lại, viễn di chuyển lượng tử là câu chuyện về việc chuyển giao trạng thái mà không thể sao chép, chứ không phải là vận chuyển vật lý. Đây là một bước tiến căn bản thay đổi cách chúng ta suy nghĩ về sự liên lạc ở tầng sâu nhất của thực tại.
Tài liệu tham khảo: Nature Physics, MIT Technology Review, Scientific American, NASA Quantum Science, IBM Research.
