Mạng internet lượng tử rời phòng thí nghiệm thực chiến trên cáp quang

Các nhà khoa học tại Đại học Northwestern (Mỹ) đã chứng minh rằng mạng internet lượng tử và mạng viễn thông cáp quang có thể cùng tồn tại.

Các cặp photon bị vướng víu lượng tử có thể nằm ở 2 đầu cáp quang để truyền dữ liệu tức thời trong khi cáp vẫn truyền dẫn internet.

Trong thí nghiệm, họ đã truyền thành công các photon vướng víu qua một sợi cáp quang truyền tải lưu lượng internet dung lượng cao dài 24,4 km (15,2 dặm) nối Evanston và trung tâm thành phố Chicago.

Nghiên cứu này được công bố vào ngày 20/7 trên Tạp chí Optica Quantum. Đây là lần đầu tiên chứng minh được sự phân phối vướng lượng tử giữa các nút từ xa trên một sợi quang đồng thời truyền tải lưu lượng viễn thông thương mại hiện đại.

"Tín hiệu lượng tử rất, rất nhỏ so với tín hiệu cổ điển," Prem Kumar, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại Trung tâm Truyền thông và Tính toán Quang tử, Trường Kỹ thuật McCormick thuộc Đại học Northwesterncủa, tác giả chính của nghiên cứu cho biết. Ông ví nó giống như một con kiến di chuyển trên con đường đầy voi. Kết quả của thí nghiệm cho thấy các photon có thể sống sót qua hành trình và vẫn duy trì trạng thái vướng víu lượng tử.

Thử nghiệm thực tế thành công đồng bộ dữ liệu lượng tử trên tuyến cáp quang dài 24,4 km.

Không giống như internet hiện nay, lưu trữ thông tin dưới dạng bit (0 và 1) truyền dẫn trong cáp quang với tốc độ gần bằng ánh sáng, mạng lượng tử dựa trên các trạng thái lượng tử vướng víu. Thay vì phải di chuyển để truyền tải thông tin, các hạt vướng víu có thể giúp trao đổi thông tin lượng tử bất kể khoảng cách thông qua một quá trình tức thời.

Mặc dù phương pháp này cực nhanh và an toàn, nhưng nó cũng vô cùng nhạy cảm với các nhiễu loạn. Ngay cả một lượng nhiễu quang học nhỏ nhất cũng có thể làm quá tải các photon mang thông tin.

"Trong truyền thông quang học, tất cả các tín hiệu đều được chuyển đổi thành ánh sáng. Trong khi các tín hiệu truyền thông thông thường bao gồm hàng triệu hạt ánh sáng, thông tin lượng tử chỉ dùng các photon đơn lẻ".

Trong một nghiên cứu năm 2024, GS Kumar và các cộng sự đã phát hiện ra một phương pháp mới giúp các photon nhạy cảm tránh khỏi lưu lượng truy cập đông đúc.

Sau khi tiến hành các nghiên cứu chuyên sâu về cách ánh sáng tán xạ bên trong cáp quang, nhóm nghiên cứu đã tìm ra một bước sóng ánh sáng ít tắc nghẽn hơn để đặt các photon của họ.

Sau đó, họ thêm các bộ lọc đặc biệt để giảm nhiễu từ lưu lượng truy cập internet thông thường. Trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm sử dụng một sợi cáp dài 30 km (19 dặm) chứa đầy lưu lượng truy cập internet tốc độ cao, phương pháp này đã thành công.

Tuy nhiên, khi đó dù là khoảng cách xa hơn nhưng được thực hiện hoàn toàn trong phòng thí nghiệm. Giờ đây, tuyến cáp quang mà họ triển khai kiểm chứng là một tuyến cáp quang internet dân dụng đang hoạt động bình thường.

Tìm hiểu internet lượng tử là gì.

Tuệ Minh