Mô hình này cho thấy một qubit gắn với một ống dẫn sóng, nơi ánh sáng ở dạng vi sóng vào và ra. Ảnh: Đại học Waterloo

"Chúng tôi đang tạo điều kiện cho việc tìm hiểu các tương tác giữa ánh sáng và vật chất trong một lĩnh vực quang học lượng tử mới", Pol Forn-Diaz, tiến sĩ khoa học tại IQC và là tác giả chính của bài nghiên cứu cho biết. "Các tiềm năng rất thú vị bởi vì mạch của chúng tôi có khả năng có thể hoạt động như một mô phỏng lượng tử để nghiên cứu các hệ thống lượng tử thú vị khác trong tự nhiên".

Sự kết nối siêu mạnh giữa các photon và qubit có thể dẫn đến việc thăm dò các ngành vật lý mới liên quan đến các quá trình sinh học, các vật liệu lạ như các chất siêu bán dẫn nhiệt độ cao, và thậm chí cả ngành vật lý tương đối.

Để thực hiện thí nghiệm, các nhà nghiên cứu chế tạo mạch nhôm tại Quantum NanoFab thuộc Đại học Waterloo, và sau đó làm lạnh chúng trong một tủ siêu lạnh ở nhiệt độ chỉ ở mức 1% của 1 độ trên không độ tuyệt đối. Các mạch này trở nên siêu dẫn ở nhiệt độ lạnh này, có nghĩa là chúng có thể mang một dòng điện mà không bị mất năng lượng. Những mạch nhôm này, được gọi là qubit siêu dẫn, tuân theo các định luật của cơ học lượng tử và có thể hoạt động như các nguyên tử nhân tạo.

Để kiểm soát các trạng thái lượng tử của một mạch siêu dẫn, các nhà nghiên cứu đưa photon vào trong một mạch siêu dẫn bằng cách sử dụng các xung vi sóng và tác dụng một từ trường nhỏ đi qua cuộn dây bên trong tủ siêu lạnh. Bằng cách đo mức độ truyền photon, các nhà nghiên cứu có thể xác định sự cộng hưởng của các qubit. Thông thường, sự cộng hưởng qubit tập trung ở phạm vi tần số rất hẹp.

"Chúng tôi đo một loạt các tần số rộng hơn so với chính tần số qubi", Forn-Diaz cho biết. "Điều này có nghĩa là có sự tương tác rất mạnh mẽ giữa qubit và các photon. Nó mạnh đến nỗi qubit nhìn thấy hầu hết các photon truyền trong mạch, và đây là dấu hiệu rõ ràng cho thấy sự kết nối siêu mạnh trong một hệ thống mở".

Thanh Vân - Dostdongnai, theo ScienceDaily.