Các nhà nghiên cứu tại Đại học Paderborn và Đại học Ulm ở Đức đã hợp tác để phát triển bộ nhớ lượng tử quang có thể lập trình lần đầu tiên. Kỹ thuật mới hoạt động giống như một “dây chuyền lắp ráp” cản trở, trong đó các cặp photon được tạo ra một cách tuần tự và kết hợp với các photon được lưu trữ. Nghiên cứu đã được xuất bản dưới dạng “Lựa chọn của biên tập viên” trong số mới nhất của Tạp chí Physical Review Letters.

Năm nay, giải Nobel Vật lý được trao cho 3 nhà khoa học có đóng góp quan trọng trong thí nghiệm rối lượng tử. Rối lượng tử đề cập đến hai hoặc nhiều hạt ở trạng thái vướng víu trong cơ học lượng tử, một số trong số chúng hoạt động như thể chúng là một tổng thể ngay cả khi cách nhau một khoảng cách rất xa. Các hệ thống vướng mắc có thể chứa nhiều hạt lượng tử có lợi thế đáng kể trong việc triển khai các thuật toán lượng tử có tiềm năng được sử dụng cho truyền thông, bảo mật dữ liệu hoặc tính toán lượng tử.

Nhưng trước đây, việc cố gắng làm vướng nhiều hơn hai hạt dẫn đến sự vướng víu rất kém hiệu quả. Trong một số trường hợp, nếu các nhà nghiên cứu muốn liên kết hai hạt với các hạt khác, họ cần phải đợi một thời gian dài, bởi vì các liên kết tạo điều kiện thuận lợi cho sự cản trở này chỉ hoạt động với xác suất hạn chế. Điều này có nghĩa là một khi hạt phù hợp tiếp theo xuất hiện, photon không còn là một phần của thí nghiệm nữa, vì việc lưu trữ trạng thái qubit là một thách thức thực nghiệm đáng kể.

Các nhà nghiên cứu giải thích: “Hiện chúng tôi đã phát triển một bộ nhớ lượng tử đệm quang học có thể lập trình được tự động chuyển đổi qua lại giữa các chế độ khác nhau - chế độ lưu trữ, chế độ giao thoa và chế độ phát hành cuối cùng.

Trong thiết lập thử nghiệm, một trạng thái lượng tử nhỏ có thể được lưu trữ cho đến khi một trạng thái khác được tạo ra, và sau đó hai trạng thái đó có thể bị cuốn vào nhau. Điều này cho phép một trạng thái lượng tử lớn, có thể “phát triển” từng hạt một. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp này để vướng 4 và 6 hạt, làm cho nó hiệu quả hơn bất kỳ thí nghiệm nào trước đây, với tỷ lệ thành công lần lượt là 9 và 35 lần so với các phương pháp thông thường.