Nhóm các nhà khoa học tại Học viện Khoa học Thông tin Lượng tử Bắc Kinh (BAQIS) vừa đạt được bước đột phá khi lưu trữ thông tin ánh sáng trong 4.035 giây, thiết lập kỷ lục thế giới mới.
Lưu trữ ánh sáng từ lâu đã là một bài toán khó trong giới khoa học. Liu Yulong, chuyên gia tại BAQIS và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Các photon – hạt ánh sáng – di chuyển với tốc độ cực cao, khiến việc bắt giữ và lưu trữ chúng trở nên gần như bất khả thi”.
Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu đã tìm ra một cách tiếp cận khác: biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu âm thanh – chậm hơn nhiều và dễ lưu trữ hơn.
Li Tiefu, nhà nghiên cứu tại BAQIS, giải thích: “Hãy tưởng tượng photon giống như những quả bóng nhỏ di chuyển với tốc độ cao. Khi va chạm vào một lớp màng mỏng, các đặc tính của ánh sáng như biên độ và tần số sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu âm thanh. Chúng tôi có thể giữ lại các tín hiệu này trong lớp màng, đồng nghĩa với việc lưu trữ ánh sáng”.
Trước đây, các thí nghiệm thường sử dụng màng nhôm kim loại hoặc silicon nitride, nhưng do tổn thất nội tại cao, những vật liệu này chỉ cho phép lưu trữ thông tin ánh sáng trong chưa đầy 1 giây. Điều này đặt ra bài toán cần tìm một vật liệu có đặc tính vượt trội hơn.
Sau khi thử nghiệm nhiều phương án, từ kim cương đến gallium nitride, nhóm BAQIS đã tìm ra lời giải: màng silicon carbide đơn tinh thể. Nhờ cấu trúc bên trong cân đối, vật liệu này mang lại độ ổn định tần số cao và giảm thiểu tổn thất nội tại, giúp kéo dài thời gian lưu trữ lên mức kỷ lục 4.035 giây – vượt xa mọi kết quả trước đây.
Một lợi thế đáng chú ý của silicon carbide đơn tinh thể là khả năng duy trì hiệu suất ổn định ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cực thấp – yếu tố quan trọng đối với các hệ thống máy tính lượng tử, vốn thường hoạt động trong môi trường lạnh sâu.
Nhóm nghiên cứu kỳ vọng sẽ tiếp tục nâng cao thời gian lưu trữ, tăng mật độ thông tin, đồng thời tối ưu hóa khả năng tích hợp với các công nghệ lượng tử khác. Những tiến bộ này không chỉ cung cấp nền tảng vững chắc cho máy tính lượng tử mà còn mở ra triển vọng phát triển mạng thông tin lượng tử hiệu suất cao trong tương lai.
Theo Xinhua
