Đột phá giúp các nguyên tử “giao tiếp” với nhau bên trong chip silicon

Các kỹ sư tại ĐH New South Wales (Úc) đã đạt được một bước tiến đáng kể trong điện toán lượng tử: họ tạo ra “trạng thái rối lượng tử”, khiến hai hạt riêng biệt liên kết chặt chẽ đến mức chúng không còn hoạt động độc lập nữa, bằng cách sử dụng spin của hai hạt nhân nguyên tử.

Nhóm nghiên cứu đã làm rối hai spin hạt nhân phốt pho trên khoảng 20 nanomet, kích thước phổ biến của chip silicon trong máy tính cá nhân và điện thoại di động, để mã hóa thông tin lượng tử. Các chất cho phốt pho trong silicon cho phép lưu trữ spin đó một cách ổn định.

Các thiết bị spin hạt nhân trước đây cần cả hai hạt nhân chia sẻ cùng một electron để giao tiếp. Ở đây, mỗi hạt nhân giữ lại electron riêng của mình, và các electron tương tác với nhau thông qua tương tác trao đổi được điều khiển bởi điện áp cổng, có khả năng kết nối hai electron ngay cả khi các hạt nhân nguyên tử không ở gần nhau. Bằng cách điều chỉnh sự kết nối đó, thiết bị cho phép các electron tạo ra một liên kết chính xác, có thể chuyển đổi giữa các hạt nhân ở xa nhau.

Các xung vi sóng được thiết lập bởi cộng hưởng spin electron sẽ chọn quá trình chuyển đổi electron nào xảy ra và quá trình chuyển đổi đó phụ thuộc vào trạng thái của cả hai hạt nhân. Theo cách này, các electron hoạt động như “sứ giả” giữa các bit lượng tử hạt nhân.

Bằng cách loại bỏ nhu cầu hạt nhân nguyên tử phải gắn với cùng một electron, nhóm nghiên cứu đã vượt qua rào cản lớn nhất đối với việc mở rộng quy mô máy tính lượng tử silicon dựa trên hạt nhân nguyên tử.

Nguồn: sciencedaily.com, earth.com

Tin đăng KH&PT số 1363 (số 39/2025)

Vista.gov.vn