Qubit, hay bit lượng tử, là đơn vị thông tin cơ bản trong điện toán lượng tử. Một trong những hệ thống vật lý hứa hẹn nhất cho mạng lượng tử hiện nay là bẫy ion. Trong một mạng như vậy, sự vướng víu ion-photon là đơn vị cơ bản, nhưng nó sẽ ảnh hưởng đến các qubit bộ nhớ mang thông tin lượng tử và gây ra hiện tượng mất thông tin, được gọi là nhiễu xuyên âm.

Vướng víu lượng tử (quantum entanglement) là hiện tượng liên kết các hạt ở bất kỳ khoảng cách nào. Các cặp hạt có thể gắn kết chặt chẽ với nhau đến mức không thể mô tả hạt này mà không có hạt kia, bất kể khoảng cách giữa hai hạt. Việc thay đổi một hạt sẽ ngay lập tức kích hoạt sự thay đổi đối tác của nó, ngay cả khi nó ở phía bên kia của vũ trụ, theo CGTN.

Để tránh nhiễu xuyên âm, hai loại ion thường được sử dụng tương ứng để vướng víu với các photon và lưu trữ thông tin lượng tử. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế như giá thành thiết bị cao đối với các ion khác nhau và yêu cầu vận hành cao.

Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc) đã đề xuất một nút mạng lượng tử trong đó chỉ cần một loại ion duy nhất nhưng có hai loại qubit. Họ đã công bố những phát hiện này trên tạp chí Nature Communications.

Trong các thí nghiệm, cùng loại ion trong nút mạng lượng tử được mã hóa ở hai cấp độ cấu trúc siêu mịn khác nhau, một để làm vướng víu với các photon và một để lưu trữ thông tin, Huang Yuanyuan, một thành viên nhóm tại Đại học Thanh Hoa chia sẻ.

Huang cho biết sự vướng víu ion-photon được tạo ra trong khoảng thời gian cực ngắn, hàng trăm mili giây và nhiễu xuyên âm của nó trên qubit bộ nhớ đã được thực nghiệm là không đáng kể.

Duan Luming, trưởng nhóm nghiên cứu tại Đại học Thanh Hoa cho biết, để đảm bảo hiệu quả của sự vướng víu ion-photon và lưu trữ thông tin, họ đã đơn giản hóa đáng kể hệ thống phần cứng của mạng lượng tử, hướng tới sự phát triển công nghệ này trong tương lai.