Trong phòng thí nghiệm của Đại học Pennsylvania các kỹ sư đã tạo ra một con chip mà trên đó các skyrmion lượng tử giữ nguyên cấu trúc tôpô của chúng ngay cả sau khi rối lượng tử của các photon bị phá hủy hoàn toàn. Phát hiện này, được công bố ngày 30 tháng Mười năm 2026 trong Nature Physics, cho thấy rằng các tính chất tôpô có thể sống sót qua sự mất mát một trong những liên kết lượng tử mong manh nhất.
Nhóm do Liang Phong và với sự tham gia của tác giả thứ nhất Hao Kỳ Triệu đã chế tạo một con chip thu nhỏ tại Trung tâm Công nghệ Nano Singh. Trên con chip, một cặp photon rối được tạo ra, sau đó lên một trong số chúng được áp một mẫu phân cực đặc trưng — một skyrmion lượng tử. Các nhà nghiên cứu sau đó truyền tính chất tôpô của mẫu này sang trạng thái lượng tử chung của hai photon. Khi hệ bị tác động bởi những nhiễu loạn ngày càng mạnh, bao gồm cả ánh sáng ngoại lai, sự rối lượng tử biến mất, nhưng số vòng quay xác định của các trạng thái phân cực trong skyrmion vẫn không đổi.
Hãy tưởng tượng một xoáy trong mái tóc: từng sợi có thể dịch chuyển, nhưng hình dáng tổng thể và hướng xoáy vẫn được giữ nguyên. Đó chính là cách một bất biến tôpô của skyrmion hành xử — nó không phụ thuộc vào các nhiễu loạn cục bộ, chừng nào ngưỡng phá hủy tới hạn chưa bị vượt qua. Ngay cả sau khi sự rối lượng tử biến mất, những tương quan lượng tử tổng quát hơn, được đo qua bất hòa lượng tử, vẫn được bảo toàn.
Điều này thay đổi quan niệm về cách bảo vệ thông tin trong các mạng lượng tử tương lai. Thay vì chỉ dựa vào sự rối lượng tử mong manh, có thể mã hóa dữ liệu trong những mẫu tôpô bền vững, chịu được nhiễu loạn lâu hơn. Phát hiện này cũng làm sâu sắc thêm hiểu biết về mối liên hệ giữa tôpô và các tương quan lượng tử nói chung.
Các kết quả thu được trên một con chip được thiết kế riêng xác nhận rằng tôpô có thể tồn tại độc lập với sự rối lượng tử, mở ra con đường hướng tới những liên lạc và tính toán lượng tử đáng tin cậy hơn.
