Sử dụng drone để tạo các mạng lưới lượng tử địa phương
Mới đây, một nhóm nghiên cứu gồm nhiều viện nghiên cứu khác nhau ở Trung Quốc tuyên bố đã sử dụng các drone (thiết bị bay không người lái) để tạo ra một dạng mẫu thử mạng lượng tử ở trên không quy mô nhỏ.
Các chùm tia từ một drone chiếu xuống khu vực thử nghiệm. Nguồn: X.-H. Tian, H.-Y. Liu, & Z. Xie/Nanjing Univ.
Dù chưa biết rõ tuyên bố này xác thực đến mức nào nhưng kết quả nghiên cứu của họ đã được xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters “Optical-Relayed Entanglement Distribution Using Drones as Mobile Nodes”. Họ miêu tả việc gửi các hạt ở trạng thái rối từ một drone này sang một drone khác và từ một drone xuống mặt đất.
Các nhà khoa học máy tính, nhà vật lý và kỹ sư đã cùng làm việc suốt nhiều năm qua để hướng đến đích là xây dựng một mạng lưới lượng tử khả dụng – đủ khả năng để tham gia vào việc gửi các hạt ở trạng thái rối giữa những người sử dụng và kết quả này có thể dẫn đến việc đưa mạng lưới đó trở thành một trong những mạng lưới bảo mật bậc nhất trên thế giới. Là một phần của nỗ lực này, các nhà nghiên cứu đã gửi các hạt ở trạng thái rối qua các cáp quang, giữa các tòa nhà cao tầng và thậm chí từ vệ tinh xuống mặt đất. Trong nghiên cứu của nhóm Trung Quốc, họ đã đưa thêm vào một yếu tố mới – các drone.
Để xây dựng một mạng lưới viễn tải lượng tử, các vệ tinh xuất hiện như một giải pháp lý tưởng. Nhưng với các mạng lưới ở quy mô nhỏ hơn, như việc truyền thông giữa những người dùng trong cùng một thành phố, cần có một lựa chọn khác. Trong khi các tòa tháp có thể được một số nhóm sử dụng nghiên cứu nhưng chúng dễ bị lệ thuộc vào thời tiết và các khối chắn. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã dùng các drone để mang các tín hiệu.
Công trình nghiên cứu được triển khai để xây dựng một thiết bị phát laser cỡ nhỏ và đưa nó lên một trong số các drone. Khi khai cuộc, các hạt photon chia thành hai, tạo thành các cặp ở trạng thái rối. Một trong những photon kết cặp đã thẳng hướng tới một drone khác trong khi photon khác lại thẳng hướng xuống trạm thu nhận ở dưới mặt đất. Drone giữ photon rối lượng tử chỉ đóng vai trò như một nơi tiếp nhận – sau khi tái tập hợp, hạt photon hướng tới drone thứ ba, vốn sau đó lại được gửi tới một trạm mặt đất thứ hai. Các thiết bị cơ giới hóa trên những drone đảm bảo khả năng vận chuyển và nhận giữ photon rối lượng tử một cách chính xác.
Trong mẫu thử này, các photon được gửi trong khoảng cách một km nhưng các nhà nghiên cứu đề xuất là việc chuyển các drone lên độ cao lớn hơn cũng có thể cho phép chuyển tín hiệu qua những khỏag cách xa hơn 300 km. Họ cho rằng công nghệ này có thể được dùng trên những phương tiện giao thông đang chuyển động trên mặt đất. Đồng thời họ còn lưu ý cả các drone và các trạm mặt đất có thể được kết nối với một mạng lưới bao gồm cả các vệ tinh. Và họ cũng chỉ ra công trình của họ là thử nghiệm đầu tiên trong việc gửi các hạt ở trạng thái rối giữa hai thiết bị đang di chuyển.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2021-01-drones-local-quantum-networks.html;
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.020503
