Kiểu qubit mới cho máy tính lượng tử?

Kiểu qubit mới cho máy tính lượng tử?

Chấm lượng tử là khu vực không gian đủ nhỏ, trong đó thế năng của hạt bị cầm tù lớn hơn giá trị thế năng của môi trường xung quanh (hàng rào thế năng). Đó là những “hòn đảo” điện tích nhỏ, có hành vi giống như những nguyên tử nhân tạo.

Để lưu trữ thông tin, máy tính (computer) truyền thống sử dụng các bit nhị phân có 1 trong 2 giá trị (là 1 hoặc 0). Máy tính lượng tử, nếu xuất hiện, sẽ lưu trữ thông tin trong qubit (bit lượng tử). Các qubit có thể nhận đồng thời nhiều giá trị. Điều này làm biến đổi hoàn toàn khả năng của máy tính. Lúc này, máy tính có thể thực hiện các phép toán rất phức tạp, rất khó.

Ở gần chấm lượng tử đơn lẻ, các điện tử có thể di chuyển theo quỹ đạo như trong nguyên tử. Do đó, các hạt tích điện, theo phương trình Schrodinger, chỉ có thể chiếm các mức năng lượng được phép nhất định.

Trên mỗi mức năng lượng, điện tử có thể chiếm một loạt vị trí khả dĩ, tạo thành “quỹ đạo” với hình dạng được xác định bởi các nguyên lý lượng tử. Trong tình hình đó, cặp chấm lượng tử liên kết có thể chia sẻ điện tử với nhau, tạo thành qubit.

Các nhà khoa học ở NIST nhận được chấm lượng tử sau một quá trình rất phức tạp, dựa trên việc cho dòng điện chạy qua vật liệu graphene đặt trong một từ trường mạnh. Nhờ vậy, các điện tử tập trung trên 2 vòng tròn đồng tâm, cách nhau bởi một lớp vỏ mỏng, trống rỗng. Các điện tử này hành xử như các chấm lượng tử liên kết.

“Lần đầu tiên các nhà khoa học nghiên cứu sâu bên trong hệ thống chấm lượng tử liên kết” – nhà khoa học Daniel Walkup, người tham gia dự án, cho biết như vậy.

Trong lần nghiên cứu trước đó, cùng với graphene, các nhà khoa học đã sử dụng từ trường cường độ nhỏ hơn và tìm thấy cấu trúc vành, trông giống như cái bánh gato cưới, gắn trên chấm lượng tử đơn lẻ. Cấu trúc này là khởi đầu cho các vành lượng tử đồng tâm.

Bên cạnh phát hiện mới, cũng xuất hiện vấn đề nhỏ cần được giải thích: “Cách mà các điện tử được chia sẻ giữa hai chấm lượng tử liên kết, không thể giải thích được bằng các mô hình vật lý chấm lượng tử hiện hành” - ông Daniel Walkup cho biết.

Như vậy, các nhà khoa học sẽ phải giải mã bí mật này, nếu các chấm lượng tử liên kết được sử dụng như các qubit trong máy tính lượng tử.

Theo Nauka

Tin tiêu điểm

Đừng bỏ lỡ

Đoàn Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn tổ chức đoàn viên thăm hỏi, trò chuyện với cựu chiến binh Nguyễn Hữu Giằng (trú ở phường Đông Lương, TP Đông Hà).

Yêu nước bằng hành động

GD&TĐ - Ngọn lửa yêu nước được truyền qua nhiều thế hệ học sinh, bằng những bài học sống động ngoài trang sách, từ chính mảnh đất địa chỉ đỏ.

Các tên lửa R-73, R-27T và R-77 của Houthi.

Tên lửa Houthi khiến Mỹ kinh ngạc

GD&TĐ - Theo War Zone, sự tinh vi và sức mạnh của nhiều loại tên lửa của Houthi đang khiến các tướng lĩnh và chuyên gia Mỹ phải kinh ngạc.