Thức dậy ở London, vài giây sau xuất hiện tại văn phòng ở Tokyo, ăn trưa cùng bạn bè tại Mexico City rồi buổi tối xem opera ở Rome. Dịch chuyển tức thời từng là hình ảnh quen thuộc của phim khoa học viễn tưởng, nhưng một phần nền tảng của ý tưởng này hiện đã trở thành hiện thực trong phòng thí nghiệm.
Điểm quan trọng là các nhà khoa học không dịch chuyển vật chất. Thứ được dịch chuyển là thông tin lượng tử.
Dịch chuyển lượng tử thực sự là gì?
Công nghệ này được gọi là dịch chuyển lượng tử, dựa trên một hiện tượng đặc biệt của cơ học lượng tử mang tên rối lượng tử.
Khi hai hạt trở nên rối lượng tử, trạng thái của chúng có mối liên hệ với nhau ngay cả khi bị tách ra rất xa. Đo trạng thái của một hạt cho phép xác định thông tin liên quan đến hạt còn lại.
Có thể hình dung đơn giản bằng hai chiếc phong bì chứa một lá bài đỏ và một lá bài xanh. Một chiếc được gửi đi xa, chiếc còn lại được giữ lại. Khi mở chiếc phong bì của mình và thấy lá bài đỏ, bạn biết chiếc còn lại chứa lá bài xanh.
Rối lượng tử thực tế phức tạp hơn nhiều so với ví dụ này, nhưng nó minh họa phần nào cách hai hệ lượng tử có thể duy trì mối liên hệ bất kể khoảng cách.
Các nhà nghiên cứu đã chứng minh dịch chuyển lượng tử bằng thực nghiệm. Một số thí nghiệm thậm chí đã truyền thông tin lượng tử giữa Trái Đất và vệ tinh cách mặt đất hàng trăm km.
Điều đó có nghĩa dịch chuyển lượng tử không còn chỉ là một ý tưởng trên giấy. Tuy nhiên, đối tượng được xử lý hiện vẫn chỉ là những hệ lượng tử rất nhỏ trong điều kiện được kiểm soát chặt chẽ.
Vì sao không thể dịch chuyển con người?
Về nguyên lý, con người cũng là một hệ vật chất. Cơ thể mỗi người được tạo thành từ khoảng 7 octillion nguyên tử. Mỗi nguyên tử lại có vị trí, mức năng lượng và những đặc tính lượng tử riêng.
Nếu có thể ghi lại toàn bộ thông tin cần thiết, truyền nó đến một nơi khác rồi tái tạo chính xác, về lý thuyết có thể tạo ra một cơ thể giống hệt ở điểm đến.
Nhưng ngay lập tức xuất hiện một vấn đề khổng lồ về quy mô.
Việc xác định trạng thái lượng tử hoàn chỉnh của toàn bộ nguyên tử trong cơ thể người đòi hỏi lượng thông tin vượt xa khả năng công nghệ hiện tại. Chỉ riêng việc lưu trữ và xử lý dữ liệu này đã là một thách thức chưa thể giải quyết.
Vấn đề còn sâu sắc hơn ở chính quá trình đo. Theo cách mô tả của lý thuyết lượng tử, việc đo một hệ lượng tử không đơn giản giống như chụp ảnh một vật thể. Việc xác định trạng thái lượng tử của hệ có thể làm thay đổi hoặc phá hủy trạng thái ban đầu.
Nếu áp dụng điều đó vào con người, câu hỏi lập tức chuyển từ vật lý sang triết học. Giả sử một thiết bị có thể ghi lại thông tin cần thiết về cơ thể tại London và tái tạo một con người giống hệt tại Tokyo. Người xuất hiện ở Tokyo có thực sự là người đã bước vào thiết bị tại London hay chỉ là một bản sao hoàn hảo?
Nếu bản gốc không còn tồn tại sau quá trình đó, liệu có thể gọi đây là du hành hay thực chất là một quá trình kết thúc sự tồn tại của bản gốc rồi tạo ra một bản sao có cùng ký ức?
Đây vẫn là vấn đề chưa có câu trả lời thống nhất.
Công nghệ vẫn có giá trị dù không đưa được người đi
Dù dịch chuyển con người còn rất xa, nghiên cứu dịch chuyển lượng tử vẫn có ý nghĩa thực tế.
Một trong những hướng được quan tâm là truyền thông lượng tử. Dịch chuyển trạng thái lượng tử có thể đóng vai trò trong những mạng lưới liên lạc tương lai với các đặc tính bảo mật mà những hệ thống truyền thống không có.
Nguyên lý tương tự cũng liên quan đến máy tính lượng tử. Những cỗ máy này khai thác các đặc tính của hệ lượng tử để xử lý thông tin theo cách khác với máy tính thông thường.
Như vậy, ngay cả khi con người không bao giờ có thể bước vào một “buồng dịch chuyển” như trong phim, nghiên cứu hiện tại vẫn có thể tạo ra những công nghệ quan trọng.
Từ khoa học viễn tưởng đến phòng thí nghiệm
Khoảng cách giữa dịch chuyển một trạng thái lượng tử và dịch chuyển một con người vẫn là khoảng cách khổng lồ.
Các thí nghiệm hiện nay chỉ chứng minh rằng thông tin lượng tử có thể được truyền theo một cơ chế mà trước đây tưởng như chỉ thuộc về khoa học viễn tưởng. Chúng chưa cho thấy một vật thể có thể biến mất ở nơi này và xuất hiện nguyên vẹn ở nơi khác.
Để dịch chuyển một con người, các nhà khoa học sẽ phải vượt qua hàng loạt vấn đề về lượng thông tin, khả năng đo trạng thái lượng tử, tái tạo vật chất và cả câu hỏi về danh tính cá nhân.
Vì vậy, việc con người có thể thức dậy ở London rồi lập tức xuất hiện tại Tokyo vẫn còn rất xa. Nhưng bản thân khái niệm dịch chuyển lượng tử đã bước qua một ranh giới quan trọng.
Nó không còn chỉ là một ý tưởng được các nhà biên kịch sử dụng để đưa nhân vật đi xuyên không gian. Các nhà khoa học đã thực sự thực hiện được phiên bản nhỏ nhất của quá trình này và đang tiếp tục tìm hiểu những giới hạn của nó.
Nếu một ngày nào đó dịch chuyển con người trở thành hiện thực, đó sẽ không đơn thuần là một bước tiến về giao thông. Nó có thể buộc con người phải trả lời một câu hỏi căn bản hơn: khi một bản sao hoàn hảo xuất hiện ở nơi khác, điều gì khiến nó thực sự là “chúng ta”?
Đức Khương
