Bộ xử lý lượng tử sử dụng photon được đưa lên quỹ đạo Trái đất ở độ cao khoảng 510km để kiểm tra khả năng vận hành công nghệ tính toán lượng tử trong môi trường không gian - Ảnh minh họa: Magnific
Theo trang tin khoa học Science Alert (Úc) ngày 27-9, một nhóm nhà vật lý do ông Philip Walther thuộc Đại học Vienna (Áo) dẫn đầu đã lần đầu tiên vận hành một bộ xử lý lượng tử trong không gian, mở ra hướng nghiên cứu xử lý dữ liệu ngay trên vệ tinh.
Nhiều vệ tinh trên quỹ đạo Trái đất liên tục thu thập dữ liệu nhưng không thể truyền toàn bộ về mặt đất do hạn chế về băng thông và thời gian kết nối với các trạm thu. Vì vậy, một giải pháp là xử lý dữ liệu ngay trên vệ tinh trước khi truyền về Trái đất.
Bộ xử lý do nhóm của nhà vật lý Philip Walther phát triển dùng các hạt ánh sáng, gọi là photon, để lưu trữ và xử lý thông tin lượng tử. Các photon được tạo thành từng cặp rồi đi qua một hệ thống đường dẫn ánh sáng có thể điều khiển trên một chip thủy tinh nhỏ.
Tuy nhiên, các photon phải có đặc tính giống hệt nhau để có thể tạo ra "sự giao thoa" cần thiết cho việc tính toán.
Đây là điều khó thực hiện trên vệ tinh vì thiết bị phải chịu rung lắc khi phóng lên, gặp bức xạ và ánh sáng Mặt trời.
Để bảo vệ hệ thống, các bộ phận nhạy cảm được gắn chắc trên đế bằng titan, còn các sợi quang được cố định bằng keo epoxy.
Trước khi phóng, thiết bị được thử nghiệm rung và sốc để bảo đảm có thể chịu được lực tác động rất lớn, lên tới khoảng 1.500 lần trọng lực Trái đất.
Ngày 23-6-2025, bộ xử lý được đưa lên quỹ đạo Trái đất tầm thấp ở độ cao khoảng 510km bằng tên lửa Falcon 9.
Thiết bị được trang bị 6 cảm biến để phát hiện photon, nhưng chỉ 3 cảm biến hoạt động được. Ánh sáng Mặt trời sau đó gây nhiễu mạnh, khiến việc đo đạc trở nên khó khăn.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu phải tranh thủ khoảng 30 phút mỗi vòng quỹ đạo, khi vệ tinh đi vào bóng tối của Trái đất, để thực hiện các phép đo quan trọng.
Bức xạ trong không gian cũng làm các cảm biến photon hoạt động kém dần. Sau 52 ngày trên quỹ đạo, các cảm biến bắt đầu ghi nhận nhiều tín hiệu nhiễu hơn, ngay cả khi không có photon. Nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh điện áp để giảm bớt ảnh hưởng này.
Dù gặp nhiều sự cố, hệ thống vẫn tạo ra được hiệu ứng "Hong Ou Mandel", cho thấy các photon vẫn có thể giao thoa với nhau theo cách đặc trưng của cơ học lượng tử.
Bộ xử lý hiện chưa thể dùng để xử lý dữ liệu vệ tinh. Tuy nhiên, thí nghiệm cho thấy các thiết bị tính toán lượng tử sử dụng ánh sáng có thể hoạt động và tạo ra hiện tượng giao thoa lượng tử trong môi trường không gian.
Nga ra mắt máy tính lượng tử ion, sức mạnh tương đương 72 qubitMáy tính lượng tử ion đầu tiên của Nga dùng qudit 7 mức, đạt năng lực tương đương 72 qubit và độ chính xác thao tác kỷ lục.