Helgoland 2025: Bạn đã sẵn sàng chưa?
Một hội thảo được chuẩn bị trong vòng ba năm đang sẵn sàng mời các nhà nghiên cứu đến đảo Helgoland, nhân 100 năm khởi sinh cơ học lượng tử và năm quốc tế về KH&CN lượng tử.
Sẽ diễn ra từ ngày 9 đến ngày 14/ 6/2025 trên hòn đảo nơi Werner Heisenberg đã thực hiện công trình tiên phong của mình về cơ học lượng tử, hội thảo Helgoland 2025 là nơi quy tụ những người nổi tiếng trong lĩnh vực vật lý lượng tử. Năm người đoạt giải Nobel trong lĩnh vực nền tảng lượng tử sẽ tham dự. David Wineland (Mỹ) và Serge Haroche (Pháp), những người đã giành giải Nobel Vật lý năm 2012 vì đã đo và thao tác được các hệ lượng tử riêng lẻ, sẽ có mặt ở đó. Alain Aspect (Pháp), John Clauser (Mỹ) và Anton Zeilinger (Áo), những người đã được vinh danh qua giải Nobel Vật lý vào năm 2022 vì công trình của họ về khoa học thông tin lượng tử, cũng sẽ đến. Sẽ có cả Charles Bennett (Mỹ) và Gilles Brassard (Canada), những người tiên phong trong lĩnh vực mật mã lượng tử (quantum cryptography), viễn chuyển lượng tử (quantum state teleportation) cũng như các ứng dụng lượng tử khác, và chuyên gia về cảm biến lượng tử (quantum sensor) Carlton Caves (Mỹ) cũng sẽ góp mặt. Thêm vào đó, các nhà nghiên cứu khác trong ngành như Krysta Svore (Mỹ), Phó Chủ tịch của Microsoft Quantum, v.v. cũng đã lên kế hoạch đến hội thảo Helgoland 2025.
Nhiều người tham dự khác ở lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng, trong đó sẽ có các nhà nghiên cứu làm việc trong lĩnh vực lực hấp dẫn, chủ yếu từ khía cạnh hiện tượng luận của hấp dẫn lượng tử (quantum gravity phenomenology), với mục tiêu là tìm kiếm các biểu hiện thực nghiệm của hiệu ứng hấp dẫn lượng tử. Cũng có cả những người chuyên về đồng hồ lượng tử (quantum clocks), mật mã lượng tử và các phương thức sáng tạo nhằm kiểm soát ánh sáng, chẳng hạn như sử dụng ánh sáng nén (squeezed light) tại Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) để phát hiện sóng hấp dẫn.
Chương trình sẽ bắt đầu tại cảng Hamburg của Đức vào ngày 9/ 6 với tiệc chiêu đãi và một vài bài thuyết trình. Sau đó, mọi người sẽ đi phà đến đảo Helgoland vào sáng hôm sau để tham gia một tuần diễn thuyết, thảo luận nhóm và các phiên trình bày báo cáo treo (poster sessions). Tất cả các báo cáo đều là toàn thể (plenary talks), nhưng vào buổi tối, các nhóm thảo luận nhỏ khoảng sáu đến bảy người sẽ ngồi lại với nhau cùng giải quyết những câu hỏi lớn hơn – những câu hỏi vốn quen thuộc với mọi nhà vật lý lượng tử nhưng hiếm khi được thảo luận kỹ trong các bài báo nghiên cứu chuyên sâu. Ví dụ, điều gì ở cơ học lượng tử khiến nó tương thích với nhiều cách diễn giải như vậy?
Nếu hôm nay bạn đang nghĩ đến việc tham dự Helgoland 2025, thì gần như chắc chắn là bạn sẽ có rất ít cơ hội. Thủ tục đăng ký tham dự đã đóng vào tháng 4/2024, trong khi các khách sạn, Airbnb (Air Bed and Breakfast) và Booking.com – những hệ thống đặt và thuê phòng trực tuyến – gần như đã hết chỗ. Đa số người tham gia phải chia sẻ phòng đôi hoặc được mời dựng lều cắm trại ngủ trên bãi biển và phải tự mang theo các đồ dùng cá nhân cần thiết.
Helgoland 2025 sẽ là một đại lộ hai làn – một làn cho các nghiên cứu nền tảng cơ bản và làn kia cho các nghiên cứu ứng dụng – hứa hẹn sẽ là một sự kiện khoa học độc đáo. Harris nói: “Hội nghị này được dự kiến với mục đích hơi giống như một chất xúc tác. [Sẽ có] những người không nhận ra rằng hiện vẫn có những người khác đang làm việc về các vấn đề tương tự nhưng lại thuộc các lĩnh vực khác nhau và rất nhiều người sẽ không bao giờ được gặp nhau [nếu không có sự kiện này]”. Sự đa dạng về chuyên ngành sẽ được tăng cường nhờ sự hiện diện của các sinh viên cũng như các phiên báo cáo treo, có xu hướng mang lại nhiều chủ đề nghiên cứu phong phú hơn nữa.
Một trong những người mong chờ những cuộc gặp gỡ như vậy là Ana Maria Rey, một nhà vật lý lý thuyết tại Đại học Colorado, Boulder, và là thành viên của Phòng thí nghiệm thuộc Viện Liên hợp nghiên cứu Vật lý Thiên văn của Mỹ. Cô là người phụ nữ gốc Tây Ban Nha đầu tiên đoạt giải thưởng Blavatnik dành cho các nhà khoa học trẻ năm 2019. Rey nghiên cứu về các hiện tượng lượng tử theo những cách đã cải thiện được hoạt động của đồng hồ nguyên tử và máy tính lượng tử. Cô nói: “Sẽ có những người nghiên cứu về lỗ đen (black hole) mà các công trình của họ thì tôi đã biết nhưng lại chưa một lần gặp họ”. Việc tìm gặp những người như vậy hẳn là dễ dàng tại Helgoland, một hòn đảo rất nhỏ và chỉ có một nhóm người được tuyển chọn kỹ lưỡng là được mời tham dự.
Điều khác thường nữa về Helgoland 2025 là tại đây số người tham gia có tư duy thực tế (practically-minded) ngang bằng với số người có tư duy lý thuyết (theoretically-minded). Song điều đó không làm Magdalena Zych, một nhà vật lý đến từ Đại học Stockholm ở Thụy Điển, bối rối. “Tôi có sự thiên vị về mặt học thuật vì tôi đã lớn lên ở Vienna, nơi nhóm của Anton Zeilinger (một trong ba người đoạt giải Nobel Vật lý năm 2022) luôn có những người làm việc về lý thuyết và ứng dụng”, Zych nói.
Ví dụ, nhóm của Zych gần đây đã khám phá ra một cách sử dụng nguyên lý bất định để hiểu rõ hơn về quỹ đạo không gian-thời gian bán cổ điển của các hạt hợp phần (composite particles). Cô ấy có kế hoạch trình bày về nghiên cứu này tại Helgoland 2025 vì thấy nó phù hợp do dựa trên nguyên lý bất định của Heisenberg, là sản phẩm của công trình lý thuyết cụ thể và có giá trị phổ quát hơn. Theo Zych, “nó liên quan đến phạm vI của hội nghị, nhìn cả về quá khứ và tương lai, và từ lý thuyết đến ứng dụng.”
Ba năm cho một hội thảo
Vào tháng 6 năm 2022, Nathalie de Leon, một nhà vật lý người Mỹ gốc Philippines tại Đại học Princeton nghiên cứu về máy tính lượng tử và đo lường lượng tử, đã rất ngạc nhiên khi nhận được giấy mời tham dự hội thảo Helgoland 2025 rất sớm. De Leon cho biết: “Không bình thường khi bạn nhận được một lời mời trước cả ba năm”. Cô cũng thấy bất thường khi những người tham gia được yêu cầu phải tham dự toàn bộ sáu ngày liên tục của hội thảo. Nhưng cô đã không ngạc nhiên về thành phần của hội nghị với sự kết hợp của các nhà lý thuyết, nhà thực nghiệm và những người áp dụng những gì cô gọi là các khía cạnh “kỳ lạ hơn” của lý thuyết lượng tử.
Cô nhớ lại “Khi tôi còn là sinh viên sau đại học [vào cuối những năm 2000], vẫn có trường hợp các nhà lý thuyết lượng tử và các nhà nghiên cứu chế tạo ra những thứ như máy tính lượng tử biết rõ về nhau nhưng họ không nói chuyện với nhau nhiều. Trong các đề xuất xin tài trợ của mình, các nhà vật lý phải chứng minh rằng họ biết các nhà khoa học máy tính đang làm gì và các nhà khoa học máy tính phải biện minh cho công việc của mình bằng cách kêu gọi các nhà vật lý. Nhưng họ không thường xuyên hợp tác”. Tuy nhiên, Nathalie de Leon chỉ ra rằng trong 5 hoặc 10 năm trở lại đây ngày càng có nhiều cơ hội để các nhóm này hợp tác với nhau. Cô cho biết: “Các công ty như IBM, Google, QuEra và Quantinuum hiện có các nhà lý thuyết và học giả đang cố gắng phát triển phần cứng để biến công nghệ lượng tử thành các ứng dụng hiện thực”.
Một số ứng dụng lượng tử thậm chí đã xuất hiện trong các thiết bị kỹ thuật cực kỳ tinh vi, chẳng hạn như Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser khổng lồ. Nathalie de Leon nói: “Một lượng lớn kỹ thuật cổ điển đã được sử dụng để chế tạo máy giao thoa kế khổng lồ này, với độ nhẠy đã đi đến tận cùng của sự chính xác. Sau đó, như một bước cuối cùng, các nhà khoa học đã sử dụng một thứ gì đó gọi là ánh sáng nén, là hệ quả trực tiếp của cơ học lượng tử và phép đo lượng tử.” Sự nén ánh sáng cho phép chúng ta nhìn thấy thứ gì đó nhiều hơn khoảng tám lần vũ trụ. Cô nói thêm: “Đây là một trong số ít nơi mà chúng ta có được lợi thế hữu hình thực sự từ sự kỳ lạ của cơ học lượng tử.”
Những lợi ích khác có phần thiết thực hơn chắc chắn cũng sẽ xuất hiện từ lý thuyết thông tin lượng tử và phép đo lượng tử. “Chúng ta vẫn chưa có công nghệ lượng tử trên thị trường tiêu dùng mở theo kiểu mà chúng ta có thể có laser bằng cách mua nó trên Amazon với giá 15 USD,” Nathalie de Leon cho biết. Nhưng các nhóm góp mặt tại Helgoland 2025 sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hướng đi để có được mọi thứ: “Mọi thứ đang tiến triển rất nhanh.”
Hơi đáng buồn là những người tham dự Helgoland 2025 sẽ không thể đến thăm nhà trọ nơi Heisenberg đã nghỉ, hay bất kỳ một địa điểm nào khác mà ông có thể đã từng ở. Trong Thế chiến Thứ hai, Đức một lần nữa lại di dời cư dân khỏi Helgoland và biến hòn đảo thành một căn cứ quân sự. Sau chiến tranh, quân Đồng minh đã chất đống các quả bom chưa nổ trên đảo rồi kích nổ chúng, một vụ nổ được cho là lớn nhất trong các vụ nổ đã từng xảy ra trong lịch sử. Sau đó, hòn đảo bị san phẳng đã được trao trả lại cho cư dân của nó.
Ở Helgoland vẫn còn những mỏm đá nhô ra ở đầu phía Nam, một trong số đó có thể hoặc không phải là nơi Heisenberg đã leo lên và nhìn xa ra phía biển vào sáng sớm. Nhưng, cho dù câu chuyện mang tính huyền thoại về ông có thế được tô vẽ li kỳ thế nào đi nữa, thì những người tham dự Helgoland 2025 cũng không được báo hiệu một bình minh khác. Một cách hài hước với sự kết hợp giữa ngôn ngữ vật lý lượng tử và nghĩa bóng của cả câu, Harris nói: “Chúng tôi sẽ không là 300 ông Heisenberg cùng đi bộ. Họ [300 ông Heisenberg đó] chắc chắn sẽ không cố gắng tách rời nhau”. [Nghĩa bóng của câu này liên quan đến nguyên lý bất định như sau: một số lượng lớn những “người lượng tử” (ý nói 300 ông Heisenberg) khác nhau cùng đi theo một hướng (ý nói với cùng một xung lượng xác định) nhưng không thể xác định được chính xác vị trí của từng người (ý nói các tọa độ riêng của mỗi người là không xác định), còn chúng tôi (ý nói những người tham dự Helgoland 2025 là những “người cổ điển”) thì không thế].
Một sử gia khoa học tên là Mario Biagioli đã từng viết một bài báo có tựa đề “Cuộc cách mạng khoa học là bất tử” (“The scientific revolution is undead”), nhấn mạnh rằng việc gắn những sự phát triển quan trọng trong khoa học – bất kể chúng có ảnh hưởng thế nào hay tồn tại bao lâu – vào những khởi đầu và kết thúc cụ thể là rất tùy tiện, vì mỗi thế hệ các nhà khoa học mới lại tìm thấy ngày càng nhiều điều hơn để khai thác từ những khám phá cấp tiến của những người tiền nhiệm. Vì rất nhiều người đang làm việc về rất nhiều vấn đề nền tảng khác nhau sẽ tham dự Helgoland 2025, ánh sáng mới chắc chắn sẽ xuất hiện. Một thế kỷ đã trôi qua, cuộc cách mạng lượng tử vẫn tiếp diễn và không ngừng phát triển mạnh mẽ.□
Nguyễn Bá Ân dịch
Nguồn: https://physicsworld.com/a/return-to-helgoland-celebrating-100-years-of-quantum-mechanics/
———
Bài viết này của Robert P Crease, giáo sư tại Khoa Triết học, Đại học Stony Brook (Mỹ), là một phần trong đóng góp của tạp chí Physics World cho Năm quốc tế về khoa học và công nghệ lượng tử, với mục đích nâng cao nhận thức toàn cầu về vật lý lượng tử và các ứng dụng của nó.
———-
Bài đăng Tia Sáng số 3/2025
