Chuyển các photon vướng mắc tới hai bờ Đanúyp

Vướng mắc là một tính chất lượng tử rất kỳ lạ, theo đó hai hạt lượng tử phải diễn biến như là một, dù chúng ở cách xa nhau như thế nào. Đo trạng thái của một hạt sẽ xác định được ngay lập tức trạng thái của hạt kia. Câc nhà vật lý đã chứng minh rằng có thể dùng hiệu ứng này để chuyển hoá các khoá mật mã.

Để sử dụng hiện tượng trên, ta cần tạo ra một cặp photon vướng mắc và chuyển mỗi hạt đến một điểm trong không gian. Cho tới nay, các photon vướng mắc chỉ được gửi đi qua các sợi quang mà dần dần nó sẽ bị hấp thu bởi các sợi này, khoảng cách chuyển lớn nhất chỉ vào khoảng 150m.

Các nhà nghiên cứu đã xem xét việc dùng vệ tinh để truyền các photon vướng mắc đến các địa điểm khác nhau trên Trái Đất. Nhưng chưa có ai có thể làm được việc truyền các hạt như vậy qua không gian tự do đến Trái Đất. Cuộc thí nghiệm của Markus Aspelmeyer ở Đại học Vienna và các đồng nghiệp được tiến hành ở hai bờ sông Đanuýp ban đêm trong gió thổi ào ào và ở nhiệt độ dưới không lần đầu tiên đã chứng minh rằng yêu cầu đó là khả thi. Nhóm đã chế tạo một máy phát photon vướng mắc rất nhỏ nhưng rất chắc theo kiểu thường dùng trong phòng thí nghiệm. Chiếc máy này tạo ra những cặp photon vướng mắc với nhau theo một tính chất lượng tử gọi là độ phân cực. Độ phân cực của một photon được đo là +45 ^ochẳng hạn thì độ phânc ực của photon kia phải luôn luôn là -45 ^o. Sau khi đã che chắn được ảnh hưởng của thời tiết cho máy phát thì nhóm vẫn còn phải giải quyết một việc khó nữa là truyền các photon của họ tới các máy thu ở hai bờ đối diện của con sông chảy ngang qua thủ đô Vienna . Để làm việc này, các nhà ngiên cứu đã đặt những kính viễn vọng ở hai bờ sông. Kính truyền tập trung các photon vào các kính thu giống nhau ở hai bờ đối diện, các kính thu này lại tập trung chúng vào các đêtectơ photon. Họ đo độ phân cực của các photon đi vào mỗi đêtectơ và chứng minh rằng mỗi cặp vẫn còn là vướng mắc. Theo Pieter Kok ở Viện Công nghệ California, “Thí nghiệm này xứng đáng với mọi lời ca ngợi”, “Ở khoảng cách 600m, đó là một thành tựu đáng kể”.

Thí nghiệm hiện chỉ được thực hiện vào ban đêm để tránh ảnh hưởng của các photon khác khi mặt trời mọc. Một thí nghiệm với kỹ thuật tương tự tiến hành vào ban ngày hiện đang được Aspelmeyer chuẩn bị. Nếu thành công, kỹ thuật sẽ có thể dùng để xây nhà mật mã. Các vệ tinh sẽ truyền một dãy cặp photon vướng mắc về hai máy thu trên Trái Đất. Đo độ phân cực của photon ở một máy sẽ ấn định độ phân cực của photon ở máy kia Một khoá dựa trên một dãy các độ phân cực sẽ có thể được sử dụng để mã hoá và giải mã thông báo truyền giữa hai máy thu. Lợi ích là ở chỗ nếu có ai xen vào giữa các photon để đo đột phân cực của nó thì sự vướng mắc sẽ bị phá huỷ, các máy thu sẽ phát hiện được và báo động. (Theo Anil Ananthaswany, “New Scientist”, 28-6-2005,15)