Phóng to

Tiến sĩ Serge Haroche và tiến sĩ David J. Wineland - Ảnh: learner.org

Hai nhà khoa học cùng 68 tuổi Haroche và Wineland đã được tôn vinh với công trình “Đo đạc và tác động vào các hệ thống lượng tử đơn lẻ”. “Các phương pháp đột phá của họ đã giúp giới nghiên cứu đi được những bước đầu tiên trong nỗ lực tạo ra máy vi tính siêu nhanh dựa trên vật lý lượng tử - Ủy ban Nobel đánh giá - Có thể máy vi tính lượng tử sẽ thay đổi hoàn toàn cuộc sống con người trong thế kỷ này giống như máy vi tính thông thường trong thế kỷ trước”.

Vật lý lượng tử nghiên cứu sự biểu hiện kỳ lạ của các hạt cơ bản nhỏ hơn nguyên tử trước đó chỉ có thể được mô tả trên lý thuyết thông qua toán học cao cấp. Đã từ lâu các nhà nghiên cứu mơ ước tạo ra “máy vi tính lượng tử”, nhưng nó chỉ có thể trở thành sự thật khi giới khoa học quan sát được sự biểu hiện của các hạt đơn lẻ.

Biến khoa học viễn tưởng thành sự thật

"Chúng ta đã phát hiện được một cách mới để nhìn ánh sáng". Serge Haroche nói với báo Le Figaro năm 2007, sau khi ông và nhóm nghiên cứu của ông thực hiện thành công việc “bẫy” được các hạt photon giữa hai tấm kính và đo đạc các thành phần vật lý mà không hủy diệt chúng.

Haroche và Wineland nghiên cứu hiện tượng liên đới lượng tử. Khi hai hạt tương tác, chúng sẽ bị “liên đới”. Có nghĩa là hạt này tác động đến hạt kia ở một khoảng cách nhất định. Sự kết nối này vẫn tiếp diễn kể cả khi hai hạt tách xa nhau. Khi liên đới, một hạt có thể ở trong trạng thái chồng chập (superposition), giống như chúng ở hai địa điểm cùng một lúc.

Máy tính ngày nay sử dụng mã nhị phân, trong đó dữ liệu được chứa trong một bit có thể là 0 hoặc 1. Tuy nhiên, ở trạng thái chồng chập, một bit lượng tử có thể là 0 và 1 cùng lúc. Chính điều đó đã mở ra khả năng chế tạo máy vi tính lượng tử có khả năng chứa lượng dữ liệu lớn gấp nhiều lần máy tính thông thường và thực hiện những phép tính cực kỳ phức tạp.

Ủy ban Nobel cho biết hai nhà khoa học đã nghiên cứu hiện tượng liên đới lượng tử theo cách trái ngược nhau. Wineland sử dụng hạt ánh sáng (photon) để đo đạc và kiểm soát electron. Ngược lại, Haroche dùng electron để đo đạc và kiểm soát photon. Nhưng họ đã cùng đi đến một kết quả giống nhau.

“Các hạt đơn lẻ không dễ bị tách khỏi môi trường của chúng và dễ mất đặc tính lượng tử bí ẩn khi tương tác với thế giới bên ngoài - Ủy ban Nobel cho biết - Haroche và Wineland đã đo và kiểm soát được trạng thái lượng tử cực kỳ mong manh để quan sát, một công trình trước đó tưởng như bất khả thi”.

Wineland đã mô tả công trình nghiên cứu của mình giống như một “phép ảo thuật”: đặt một vật thể vào hai vị trí cùng lúc. Các nhà khoa học khác đánh giá công trình của họ đã giúp biến khoa học viễn tưởng thành sự thật. “Một, hai thập kỷ trước đây, nghiên cứu của họ không khác gì khoa học viễn tưởng, chỉ nằm trong giấc mơ của các nhà vật lý lượng tử - giáo sư vật lý Jim Al-Khalili thuộc Đại học Surrey (Anh) nhận định - Giờ họ đã mở đường cho công nghệ mới chưa từng có trước đây”.

Mở sâmbanh

Serge Haroche sinh năm 1944 ở Casablanca (Morocco). Ông tốt nghiệp Trường Ecole Normale Supérieure và nhận học vị tiến sĩ của Đại học Paris VI năm 1971. Ông trở thành giáo sư của trường này sau đó bốn năm. Từ năm 2001, Haroche đảm nhận chức giáo sư Trường Collège de France kiêm chủ tịch Ủy ban Vật lý lượng tử Pháp. Trong khi đó, David Wineland cũng sinh năm 1944, làm việc tại Viện Vật lý kỹ thuật và tiêu chuẩn quốc gia Mỹ ở Boulder, Colorado. Ông là chuyên gia trong lĩnh vực quang học.

Haroche cho biết ông đang đi bộ trên đường với vợ thì nhận được một cú điện thoại. Ông nhận ra mã vùng 46 là mã vùng của Thụy Điển và đoán được rằng Ủy ban Nobel gọi điện báo tin mừng cho ông. “Tôi đã phải ngồi xuống đất. Đầu tiên tôi gọi cho các con, rồi tôi gọi cho các đồng nghiệp thân cận nhất. Không có họ, tôi sẽ không bao giờ giành được giải thưởng cao quý này - Haroche xúc động kể - Chắc chắn tôi phải mở sâmbanh ăn mừng rồi”. Haroche tâm sự ông hi vọng giải Nobel vật lý 2012 sẽ giúp ông truyền đạt cho mọi người các ý tưởng vật lý, không chỉ trong lĩnh vực vật lý lượng tử, mà cả trong nghiên cứu khoa học cơ bản nói chung.

Wineland cho biết ông đã được vợ đánh thức vào lúc nửa đêm khi Ủy ban Nobel gọi điện thoại báo tin cho gia đình ông ở Boulder. “Tôi đang ngủ và vợ tôi tiếp điện thoại, bà ấy đã đánh thức tôi ngay lập tức. Thật tuyệt vời, tôi cho rằng nhiều người trong chúng ta đang cảm thấy rằng một siêu máy tính sẽ từ từ xuất hiện” - AFP dẫn lời ông Wineland nói.

Hai nhà khoa học sẽ chính thức nhận giải thưởng trị giá 1,2 triệu USD vào ngày 10-12.