Nghiên cứu đảo ngược thời gian bằng máy tính lượng tử

Theo The Independent, giới khoa học vừa sử dụng điện tử (electron) và thế giới lượng tử kỳ lạ để quay ngược thời gian trong thí nghiệm đánh dấu bước tiến lớn về sự hiểu biết của con người xung quanh máy tính lượng tử.

Bất cứ ai theo dõi máy tính đều có thể thấy sự kiện xảy ra như thể thời gian được quay ngược. Các nhà khoa học thực hiện thí nghiệm đến từ Viện Vật lý và Công nghệ Moscow (MIPT), Mỹ và Thụy Sĩ. Họ kỳ vọng kỹ thuật này sẽ được cải thiện, trở nên đáng tin cậy và chính xác hơn theo thời gian.

Trưởng nhóm nghiên cứu, tiến sĩ Gordey Lesovik, người đứng đầu phòng thí nghiệm Vật lý Thông tin Lượng tử tại MIPT cho hay: “Chúng tôi tạo ra một trạng thái phát triển theo hướng ngược lại với mũi tên nhiệt động lực của thời gian”. “Cỗ máy thời gian” được mô tả trong bài viết trên tạp chí Scientific Reports bao gồm một máy tính điện tử thô sơ tạo thành từ nhiều electron “qubit”. 

Qubit là một đơn vị thông tin, được diễn tả bằng 1, 0 hoặc hỗn hợp của cả hai. Trong thí nghiệm, “chương trình tiến hóa” được thực hiện khiến qubit trở thành mô hình thay đổi ngày càng phức tạp của những số 0 và 1. Trong quá trình này, trật tự biến mất. Sau đó, một chương trình khác đổi trạng thái của máy tính lượng tử theo cách “đi ngược” từ hỗn loạn sang trật tự. Điều này có nghĩa là các qubit đã quay trở lại xuất phát điểm của nó. 

Hầu hết định luật vật lý đi được theo cả hai chiều, tương lai và quá khứ. Đơn cử nếu bạn xem video của quả bóng bi-da chạm một quả bóng bi-da khác, rồi tua ngược video, các quá trình vật lý đều có nghĩa và không thể biết được hướng nào là đúng ở cấp độ vật lý.

Song vũ trụ có quy tắc chỉ đi theo một cách: Định luật thứ nhì của nhiệt động lực học, mô tả sự tiến triển từ trật tự sang rối loạn. Ví dụ, nếu bạn xem video về việc ai đó đánh các quả bóng bi-da nằm gọn gàng văng sang nhiều hướng khác nhau, rồi tua ngược lại video đó để xem thì sự việc trông có vẻ vô nghĩa.

Thí nghiệm mới giống như việc tác động đến các quả bóng bi-da bằng một cú đánh hoàn hảo đến nỗi chúng lăn trở lại thành một kim tự tháp có trật tự. Giới khoa học nhận thấy rằng chỉ với hai qubit, việc “đảo ngược thời gian” đã đạt được với tỷ lệ thành công 85%. Với ba qubit trở lên, nhiều lỗi xảy ra hơn và tỷ lệ thành công là 50%. 

Tỷ lệ lỗi dự kiến sẽ giảm khi các nhà khoa học cải thiện độ tinh vi của thiết bị được dùng. Thí nghiệm có tiềm năng đạt ứng dụng thực tế trong việc phát triển máy tính lượng tử. Tiến sĩ Lesovik chia sẻ: “Thuật toán của chúng tôi có thể được cập nhật và sử dụng để kiểm tra các chương trình viết cho máy tính lượng tử, loại bỏ nhiễu và lỗi”.

Theo Thu Thảo (Thanh Niên Online)