Truyền thông lượng tử - Áp dụng vào kỹ thuật QS

Truyền thông lượng tử - Áp dụng vào kỹ thuật QS

Em hôm nọ có đọc tạp chí PC-World Vn có bài này cũng khá thú vị, không biết khi áp dụng vào kỹ thuật QS thì nó sẽ ra sao, mời các bác cho ý kiến: http://www.pcworld.com.vn/pcworld/magazine.asp?t=mzdetail&atcl_id=5f5e5c5656565b

Truyền thông lượng tử

Nguồn gốc sâu xa

Trong bộ phim khoa học viễn tưởng Star Trek, nhân vật thuyền trưởng Kirk được ?obắn? ra từ tàu không gian, ông ?obiến mất? trên tàu không gian rồi ?ohiện ra? trên mặt đất của một hành tinh nọ. Phải chăng máy truyền thông đã làm ?otan rã? viên thuyền trưởng, di chuyển các nguyên tử tạo nên cơ thể ông đến máy nhận tại hành tinh, sau đó kết hợp chúng lại với nhau. Một ý tưởng khác, mà có lẽ hợp lý hơn, là người ta đã quét tất cả các thông tin về trạng thái vật lý của thuyền trưởng Kirk, và truyền những thông tin này đến hành tinh, nơi thông tin được sử dụng để tạo nên một thuyền trưởng Kirk mới bằng những vật liệu tìm thấy ở hành tinh đó. Trong bất cứ ý tưởng nào, người ta đều cần có tất cả thông tin về thuyền trưởng Kirk để tạo ra ông.



Nhưng làm thế nào để thực hiện được ý tưởng trên là vô cùng phức tạp. Khái niệm chung thì dường như toàn bộ thông tin bản gốc (chẳng hạn một văn kiện) sẽ được quét (bằng một máy đặc biệt tạm gọi là máy truyền thông) và chuyển đến nơi nhận để dựng nên bản sao, không cần thiết phải bằng những vật liệu như của bản gốc, nhưng phải từ chính những nguyên tố cùng loại được sắp xếp theo mô hình giống hệt bản gốc. Máy truyền thông sẽ giống như máy fax, ngoại trừ nó xử lý những vật có không gian 3 chiều và có thông tin đặc thù. Nó sẽ tạo ra một bản sao y hệt bản gốc thay vì một bản fax giống tương tự, và nó sẽ huỷ bản gốc trong quá trình quét. Một số nhà viết truyện khoa học viễn tưởng đã từng nghĩ đến những máy truyền thông bảo quản được bản gốc, tuy nhiên ý tưởng này trở nên rắc rối khi bản gốc và bản sao gặp nhau. Tuy nhiên, loại truyền thông thường gặp hơn là loại hủy đi bản gốc, vận hành như một thiết bị chuyển tải cao cấp, chứ không phải như một máy sao chép hoàn hảo của linh hồn và thể xác.
Vào năm 1993, một nhóm gồm 6 nhà khoa học quốc tế của hãng máy tính IBM (hình 1) củng cố ý tưởng của phần đông các nhà viết truyện khoa học viễn tưởng bằng cách chứng minh truyền thông (teleportation) là có thể xảy ra về mặt nguyên tắc, nhưng chỉ khi bản gốc bị huỷ đi. Họ đã sử dụng hiệu ứng Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), nội dung của nó là tìm cách để quét ra chỉ một phần nào đó của thông tin từ vật A, trong khi đó làm cho phần thông tin chưa được quét chạy đến vật C (vật C không có bất cứ mối quan hệ nào với vật A).

H.3: So sánh quá trình sao chép thông thường và truyền thông lượng tử



Sau đó, bằng cách điều biến vật C theo thông tin đã được quét, người ta có thể làm cho C trở nên giống A như trước khi A được quét. A bây giờ không còn giống như trước khi được quét nữa, vì nó đã bị nhiễu loạn bởi quá trình quét. Vì thế, sự đạt được là truyền thông chứ không phải là sự sao chép.

Trong hình 2, phần thông tin chưa quét được chuyển từ A đến C qua một vật trung gian B. B trước tiên tương tác với C rồi mới đến A. Tại sao ?ovới C trước rồi mới đến A?? Thông thường, một điều chắc chắn là để chuyển một thông tin nào đó từ A đến C, phương tiện chuyển phải đến A trước C. Tuy nhiên, có một loại thông tin tinh vi mà không thể quét được và không giống như bất cứ một loại hàng hoá hay thông tin bình thường nào, nó có thể được vận chuyển theo đường ngược lại. Loại thông tin tinh vi này, được gọi là ?osự tương quan Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)? được biết đến trong bài thuyết trình nổi tiếng của Albert Einstein, Boris Podolsky và Nathan Rosen.


Nguyên tắc chung



H.4: Các bước trong truyền thông điện tử

Hình 3 so sánh sự sao chép thông thường với truyền thông lượng tử. Theo phương pháp sao chép thông thường, vật gốc trước tiên được quét, thông tin được chắt lọc từ nó, tuy nhiên nó không hề thay đổi mà vẫn giữ được trạng thái ban đầu. Phần thông tin đã quét được gửi đến trạm nhận, nơi nó được in ra trên một vật liệu chẳng hạn như giấy để tạo ra một bản sao của bản gốc. Theo phương pháp ?otruyền thông lượng tử?, hai vật B và C trước tiên được đem lại gần và tiếp xúc với nhau, sau đó bị tách ra: vật B được đem đến trạm gửi, trong khi đó vật C được đem đến trạm nhận. Ở trạm gửi, vật B được quét cùng với vật gốc A (vật A là vật được truyền thông), sinh ra một số thông tin và hủy hoàn toàn trạng thái của A và B. Thông tin được quét sau đó được gửi đến trạm nhận, nơi nó được sử dụng để tác động lên vật C và biến C thành bản sao chính xác của trạng thái gốc của A.


Phân tích sự đột phá trong ?otruyền thông lượng tử?


Bây giờ chúng ta cùng nhau phân tích vì sao sự thực hiện thành công "truyền thông lượng tử" các photon qua bề ngang hơn 600m của con sông Danube lại gây tiếng vang lớn như vậy? Vì sao gọi sự kiện này là bước đột phá trong truyền thông lượng tử?

H.5: Thí nghiệm từ người gửi (Alice) đến người nhận (Bob)



Trước hết, truyền thông qua đường dài rất quan trọng để cho ước mơ về tính toán lượng tử siêu tốc trở thành hiện thực. Khi các nhà vật lý học nhắc đến từ ?otruyền thông lượng tử?, tức là họ đang miêu tả sự chuyển đổi của các đặc tính then chốt của vật này sang vật khác dù hai vật đó không hề ?otiếp xúc? với nhau.

Một ống nối tạo nên một đường dẫn giữa 2 phòng thí nghiệm, được gọi là Alice và Bob. Đường dẫn này cho phép những đặc tính, hay còn gọi là ?otrạng thái lượng tử? (quantum states) của các phần tử ánh sáng được chuyển từ người gửi (Alice) đến người nhận (Bob). (Hình 5)

Theo Rupert Ursin, nhà nghiên cứu tại Viện Vật Lý Thực Nghiệm của Đại Học Vienna, thí nghiệm này là bước đột phá trên toàn thế giới vì ?olần đầu tiên trong lịch sử, chúng ta đã có thể tiến hành thí nghiệm về truyền thông lượng tử ngoài phòng thí nghiệm.


?oTruyền thông lượng tử ? trong tương lai



H.6 - Thiết kế mạng Internet lượng tử truyền qua hệ thống vệ tinh

Trong tương lai, thông tin sẽ được thay thế bằng thông tin lượng tử, ký hiệu là qubit (dạng lượng tử của bit số 1 và 0) và dữ liệu sẽ được xử lý bằng máy tính lượng tử (TGVT sê-ri A 03/2004, tr. 79). Một nhóm các nhà khoa học người Áo đã mã hoá những qubit này bằng cách sử dụng tính chất của photon ánh sáng, đó là sự phân cực. Tính chất này miêu tả hướng photon ánh sáng dao động.

Bước tiếp theo để đạt được viễn thông lượng tử trên toàn thế giới sẽ là thử nghiệm truyền thông những trạng thái lượng tử giữa các phần tử bằng cách sử dụng đường nối vệ tinh tạo thành mạng Internet lượng tử. (Hình 6)

Cuối cùng, một câu hỏi được đặt ra: liệu chúng ta có thể truyền thông lượng tử con người như bộ phim khoa học viễn tưởng Star Trek không? Làm thế nào để tạo nên những bộ phận của cơ thể con người trong truyền thông lượng tử? Trong tương lai gần có lẽ là không, vì cơ thể con người chứa đựng quá nhiều thông tin để quét và tạo nên bản sao. Để truyền thông một con người, máy phải xác định và phân tích hàng tỷ tỷ nguyên tố tạo nên cơ thể đó. Trong khi hiện nay các nhà khoa học chỉ mới tiến hành được những bước sơ bộ để truyền thông một nguyên tử! Tuy nhiên nếu có một bước đột phá nào đó trong thế giới lượng tử thì trong một tương lai xa những việc xảy ra trong bộ phim khoa học viễn tưởng Star Trek có thể trở thành hiện thực.


Kết luận


Vào thế kỷ 18, 19 con người mơ ước bay lên bầu trời nhanh hơn chim hay lặn sâu dưới biển như cá được xem là chuyện hoang đường, chuyện khoa học viễn tưởng. Thế kỷ 20 đã biến ước mơ trên trở thành hiện thực. Sự kiện thực hiện thành công ?otruyền thông lượng tử? photon qua bề ngang hơn 600m của con sông Danube đầu thế kỷ 21 được xem là kỳ tích, bước đột phá giống như sự kiện con người bay lên trời. Một ngày nào đó bằng truyền thông lượng tử người ta có thể truyền cả cốc cà phê từ Paris sang New York như ngày nay ta truyền một bản Fax. Truyền thông lượng tử sẽ biến những ước mơ hoang đường thành sự thực.

Cái vụ này hay đây, mới chỉ thấy trên phim viễn tưởng bác ạ.
Trên thực tế, cứ cho là hoàn chỉnh được công nghệ đi, nhưng có một vấn đề đặt ra là :
Nếu chuyển đồ vật, chảng may có tí sai sót không nghiêm trọng ( theo kiểu cái quần đang có phẹc mơ tuya - uỵch một cái không có hoặc không xài được ) đã là nguy hiểm rồi; còn nếu chuyển con người, sẽ không được có sai sót, tỉ dụ chuyển một tướng năm sao qua máy, uỵch một cái đến nơi, đầu óc colỗi chỉ còn cỡ thượng sĩ nhất là ặc rồi!
Chưa kể tới lỗi khủng khiếp tạo ra bản sao như di chứng "màu da cam", trong khi bản gốc thì delete mất tiêu roài!

Tất nhiên nó vẫn ở trên lý thuyết thôi, nhưng theo tôi nghĩ cái đó không xa đâu. Nếu mà áp dụng trong QS thì vận chuyển khí tài thì khỏi chê, thông tin thông suốt, ngưòi chỉ huy ngồi một chỗ mà vẫn biết đưọc xăng xe tăng con hay hết.
chỉ sợ nhất nếu công nghệ dỏm mà chuyển ngwời mà bị mất bộ phận thì ra sao nhỉ nhất là cái khoản của mấy chú lính thì ức lắm

Hơ hơ, chủ đề về tương lai nóng hổi mà không ai ý kiến gì à.

Chủ đề này theo mình chả có gì đáng bàn , nó chỉ là tưởng tượng .
Mình không bàn nhiều chỉ nhắm vào một vấn đề đó là tạo ra bản sao : Từ các nguyên tố cố sẳn P , C , N , O , H , Ca.......... người ta có thể xắp xếp nó theo các liên kết hoá học cực kỳ chính xác và trở thành một protein , và hơn thế là kết hợp cực kỳ đa dạng để tạo thành một cấu trúc hoàn hảo như con người gồm đại diện về gen , tuổi tác , các dị tật , bệnh tật với nguyên tác giử nguyên hiện trạng . Một khi lam` được như thế thì dư sức tạo ra một bộ nảo để thay thế , một cánh tay ....... và thậm chí một khi tôi giữ lại thông tin của mình . Khi tôi chết đi người ta chỉ đơn giản là tạo ra 1 người mới từ các thông tin đó . Nói chung nó mắc phải rất nhiều vấn đề cả về khó khăn trong khoa học lẩn đạo đức . Trong tương lai vài trăm năm nửa mới hy vọng được như thế và vài trăm năm là rất xa . Thế nhé