Máy tính lượng tử thay đổi cuộc sống con người tương lai ra sao?

Từ y học, tài chính đến an ninh mạng, máy tính lượng tử có thể mở ra những khả năng tính toán mà máy tính thông thường khó thực hiện.

Khác với máy tính truyền thống sử dụng bit chỉ nhận giá trị 0 hoặc 1, máy tính lượng tử hoạt động dựa trên qubit – đơn vị thông tin lượng tử có thể tồn tại trong trạng thái chồng chập của 0 và 1. Nhờ hiện tượng này cùng các nguyên lý như vướng víu lượng tử và giao thoa, máy tính lượng tử có thể xử lý một số bài toán theo cách hoàn toàn khác biệt so với máy tính hiện nay.

Một trong những lĩnh vực được kỳ vọng hưởng lợi lớn nhất là y học và dược phẩm. Việc mô phỏng cấu trúc phân tử, tương tác giữa các nguyên tử và phản ứng hóa học đòi hỏi năng lực tính toán khổng lồ. Máy tính lượng tử có tiềm năng mô phỏng những hệ thống lượng tử phức tạp này chính xác hơn, hỗ trợ các nhà khoa học tìm kiếm vật liệu mới, thiết kế thuốc và phát triển phương pháp điều trị bệnh.

Trong lĩnh vực năng lượng và môi trường, công nghệ này có thể giúp nghiên cứu pin thế hệ mới, chất xúc tác hiệu quả hơn, vật liệu siêu dẫn và các quy trình sản xuất ít tiêu hao năng lượng. Những tiến bộ như vậy có thể góp phần giải quyết các bài toán lớn về lưu trữ điện, giảm phát thải và chuyển đổi năng lượng sạch.

Hệ thống máy tính lượng tử với cấu trúc làm lạnh đặc biệt. Ảnh: research.ibm.com

Tuy nhiên, công nghệ này cũng đặt ra thách thức lớn đối với an ninh mạng. Thuật toán lượng tử đủ mạnh trong tương lai có thể phá vỡ một số phương pháp mã hóa đang bảo vệ giao dịch ngân hàng, dữ liệu cá nhân và thông tin chính phủ. Vì vậy, nhiều quốc gia đang phát triển mật mã hậu lượng tử nhằm bảo vệ hệ thống thông tin trước nguy cơ này.

Dẫu vậy, máy tính lượng tử chưa thể thay thế máy tính thông thường. Qubit rất dễ bị nhiễu bởi môi trường, đòi hỏi hệ thống kiểm soát cực kỳ chính xác và công nghệ sửa lỗi phức tạp. Hiện nay, nhiều ứng dụng quan trọng vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, thử nghiệm.

Có lẽ tương lai không phải là một thế giới nơi mọi chiếc máy tính đều sử dụng công nghệ lượng tử, mà là sự kết hợp giữa hai nền tảng. Khi đó, máy tính truyền thống đảm nhiệm những công việc thường ngày, còn máy tính lượng tử giải quyết những bài toán đặc biệt khó khăn, mở ra những hướng nghiên cứu và sáng tạo mà trước đây con người khó có thể tưởng tượng.

Giống cừu kỳ lạ với bốn sừng cong đối xứng và gần như không có đuôi.

Không pin, không cắm điện: Cảm biến tí hon vẫn chạy nhờ từ trường

Hầu hết các thiết bị điện tử đều cần pin hoặc nguồn điện để hoạt động. Các nhà khoa học Mỹ tạo ra cảm biến có thể lấy năng lượng từ từ trường quanh dây điện để tự hoạt động mà không cần pin.

Trong cuộc sống hằng ngày, những đường dây điện chạy trong nhà hay các công trình đều tạo ra từ trường khi có dòng điện đi qua. Nguồn năng lượng này rất nhỏ và thường không được chú ý đến. Tuy nhiên, với những thiết bị chỉ cần một lượng điện cực ít để hoạt động, nó có thể trở thành nguồn cung cấp năng lượng hữu ích.

Để tận dụng điều đó, các nhà khoa học tại Đại học Arkansas và Đại học Michigan (Mỹ) đã sử dụng graphene, một loại vật liệu siêu mỏng được tạo thành từ một lớp nguyên tử carbon. Graphene có những đặc tính điện đặc biệt, phù hợp để chế tạo bộ phận thu năng lượng từ môi trường.

Máy tính lượng tử tái tạo hiệu ứng khiến hạt bị “đứng yên”

Các nhà vật lý tại Đại học Oxford đã tái tạo một hiệu ứng lượng tử trong đó hạt mang điện chịu ảnh hưởng của từ thông dù đường đi của nó không xuyên qua vùng có từ trường.

Trong vật lý cổ điển, một hạt mang điện thường chịu lực từ khi chuyển động trong từ trường. Nhưng cơ học lượng tử cho thấy câu chuyện phức tạp hơn: một hạt có thể bị ảnh hưởng bởi từ thông trong vùng mà nó không trực tiếp đi qua.

hybrid-quantum-system-loop.jpg
Minh họa về vòng lặp được hình thành bởi hệ thống lượng tử lai. Vòng lặp trung tâm bị xuyên thủng bởi dòng Aharonov-Bohm, làm nổi bật một trong những kết quả chính của công trình nghiên cứu.

Điều gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang? Câu hỏi khiến các nhà vật lý bối rối

Nếu Big Bang không phải điểm khởi đầu tuyệt đối, trước nó có thể là một vũ trụ khác, một trạng thái lượng tử hoặc không có khái niệm “trước”.

Câu hỏi “điều gì tồn tại trước Big Bang?” nghe có vẻ đơn giản, nhưng lại chạm đến một trong những giới hạn sâu nhất của vật lý hiện đại. Vấn đề là Big Bang không nhất thiết đồng nghĩa với khoảnh khắc vũ trụ được tạo ra từ hư vô. Trong mô hình vũ trụ học hiện nay, Big Bang mô tả một giai đoạn vũ trụ cực nóng, cực đặc và bắt đầu giãn nở; còn điều gì xảy ra trước giai đoạn ấy vẫn chưa có câu trả lời chắc chắn.

Đọc nhiều nhất

Tin mới