Kỷ lục mới về liên đới lượng tử

Các nhà khoa học Tây Ban Nha đã tạo thành công trạng thái liên đới lượng tử trong hệ thống 15 nghìn tỷ nguyên tử nóng và hỗn loạn. Đây là số lượng nguyên tử lớn hơn 100 lần so với kỷ lục trước đó.

Liên đới lượng tử là hiện tượng lượng tử đặc biệt, không có đối ứng trong vật lý cổ điển. Liên đới lượng tử xuất hiện khi chúng ta có các hạt xuất hiện theo cặp hoặc theo nhóm, chia sẻ cùng một không gian theo cách mà chúng ta không thể phân biệt được chúng.

Minh họa về đám mây khí với các nguyên tử liên đới lượng tử.

Chúng ta buộc phải tiếp nhận các hạt như là một trạng thái lượng tử duy nhất. Thậm chí, nếu các hạt ở cách xa nhau, thì cũng cần nhìn nhận chúng như một thể thống nhất, chứ không phải là các thành phần riêng biệt. Điều thú vị là các thao tác đối với một hạt có ảnh hưởng đến hạt thứ hai, thậm chí cả khi hai hạt ở cách nhau rất xa trong vũ trụ.

Trạng thái liên đới lượng tử mới có thể được sử dụng để phát hiện những tín hiệu từ đặc biệt yếu trong não bộ, nhằm tinh chỉnh chẩn đoán y khoa.

Liên đới lượng tử là trạng thái rất dễ tan vỡ - nó được nghiên cứu trong nhiệt độ rất thấp, gần độ không tuyệt đối. Tuy nhiên, lần này các nhà khoa học tập trung vào kim loại rubidium (Rd) bay hơi ở nhiệt độ 177 độ C. Trong trạng thái này, các nguyên tử không bị cách ly mà va chạm với nhau. Mặc dù có hỗn loạn trong hệ thống, nhưng các nhà khoa học đã phát hiện thấy một lượng lớn nguyên tử (gần 1/3 số nguyên tử) liên đới lượng tử.

Đây là hiện tượng gây ngạc nhiên lớn. Liên đới lượng tử bị “đứt gãy” trong vài phần rất nhỏ của giây, nhưng sau đó lại xuất hiện các trạng thái liên đới lượng tử mới.

“Nếu chúng ta duy trì phép đo lường, thì thấy liên đới lượng tử xuất hiện trong khoảng 1 mili giây (1/1.000 của giây). Điều đó có nghĩa là trong một giây xuất hiện 1.000 đợt liên đới lượng tử mới của 15 nghìn tỷ nguyên tử. 1 mili giây là thời gian rất dài đối với các nguyên tử; đủ lâu để xảy ra 50 cuộc va chạm ngẫu nhiên” – nhà khoa học Jia Kong ở Viện Nghiên cứu Khoa học Quang tử ICFO tại Barcelona (Tây Ban Nha), cho biết như vậy.

Các nguyên tử có thể hành xử như những nam châm nhỏ, còn trạng thái liên đới lượng tử làm tăng khả năng “cảm nhận” của chúng. Hệ thống liên đới lượng tử, bên cạnh việc được sử dụng để phát hiện các từ trường yếu do não bộ tạo ra, còn có thể được sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán y khoa nhạy bén hoặc trong phẫu thuật thần kinh.