Một đột phá lượng tử mới từ Đại học Rice, Hoa Kỳ, vào ngày 21 tháng 4 năm 2025, có thể thay đổi ngành điện toán và truyền thông. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một khoang tinh thể quang tử 3D tiên tiến, thể hiện những cách thức sáng tạo để điều khiển các tương tác ánh sáng và vật chất.
Sự đổi mới này vượt qua những thách thức lâu dài trong việc duy trì các trạng thái lượng tử tinh tế cần thiết cho các hệ thống lượng tử tiên tiến. Khoang quang học 3D cho phép các photon giao tiếp gián tiếp thông qua các electron, mở ra cánh cửa cho các giao thức tính toán và truyền thông lượng tử mới.
Nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy sự ghép nối cực mạnh, trong đó các photon và electron tương tác mạnh đến mức danh tính của chúng hòa trộn vào các trạng thái hoàn toàn mới. Điều này đạt được bằng cách đưa các electron vào khoang 3D của chúng dưới từ trường mạnh, tạo ra môi trường lý tưởng cho sự ghép nối cực mạnh.
Không giống như các khoang 1 chiều đơn giản hơn trước đây, cấu trúc ba chiều này cho phép kiểm soát không gian tốt hơn đối với các photon bị mắc kẹt. Kết hợp các thí nghiệm với mô phỏng máy tính tiên tiến, các nhà nghiên cứu có kế hoạch tận dụng những phát hiện này để thiết kế các vật liệu, bộ xử lý và thiết bị truyền thông lượng tử mới.
Nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới các công nghệ lượng tử thiết thực, mở đường cho những tiến bộ trong điện toán lượng tử, cảm biến có độ nhạy cao và mạng truyền thông cáp quang nhanh hơn. Những phát hiện này làm nổi bật tiềm năng mạnh mẽ của cấu trúc quang tử ba chiều để cách mạng hóa khoa học lượng tử.