Phỏng vấn nhà tiên phong lượng tử Anton Zeilinger

Anton Zeilinger là nhà vật lí gốc Áo đã tỏa sáng trong thập niên vừa qua với việc viễn tải thông tin lượng tử trên những khoảng cách ngày một tăng dần. Ông còn là một nhân vật then chốt trong thế giới điện toán lượng tử, người đã đi tiên phong xây dựng một số khái niệm cho sự điện toán quang lượng tử. Phóng viên James Dacey của tạp chí Physics World mới đây đã có cuộc gặp gỡ với Zeilinger để thảo luận nhiều thứ, như việc tại sao Zeilinger lại được truyền cảm hứng từ tính bướng bỉnh của Einstein, ông nhìn thấy gì cho tương lai của cơ học lượng tử, và tại sao ông nghĩ trẻ em nên tiếp xúc với các khái niệm cơ lượng tử khi còn nhỏ.

Anton Zeilinger. (Ảnh: James Dacey)

Trong cộng đồng lượng tử, ông được xem là người luôn tìm cách đẩy lùi các giới hạn và thử nghiệm những cái mà những người khác không làm. Ông có đồng ý như vậy không?

Ngay cả trong những lĩnh vực khoa học cơ bản nhất, bạn cũng không thể nào làm việc nếu không có những nỗ lực đương đầu với các rủi ro, thách thức. Bạn phải mở rộng tầm nhìn, bạn phải chấp nhận thử thách – đây là công việc thú vị đấy. Bạn không nên xem khoa học là một bước nữa ở nơi này hay một bước nữa ở nơi kia.

Nhưng ông có nghĩ liệu các nhà khoa học có luôn luôn xét đến quan điểm này khi mà họ còn có những thứ khác để lo lắng, thí dụ như tìm nguồn trợ cấp cho nghiên cứu tiếp theo của họ?

Điều đó chỉ đúng phần nào thôi. Nhưng phần lớn là các nhà khoa học tự áp đặt cho bản thân mình thôi. Chúng ta có thể thấy có quá nhiều nhà khoa học có tư tưởng bảo thủ và đôi khi còn xúc động thái quá khi bị phản biện. Cái thật sự mới trong khoa học không thể là những hệ quả lô gic của cái chúng ta đã biết... mà đó là bước lô gic tiếp theo. Tôi không muốn xem nhẹ phương pháp từ-trên-xuống trong khoa học, nhưng tôi thấy thú vị hơn nếu như chúng ta nêu ra những câu hỏi mới một cách táo bạo.

Ông có nhận nguồn cảm hứng từ các nhà khoa học nhất định nào đó không?

Einstein là nguồn cảm hứng rất lớn – đặc biệt ở cái cách ngoan cố của ông. Ông có quan điểm riêng của ông về cơ học lượng tử - mà theo các hệ quả của nó thì hóa ra là không đúng. Chẳng có câu hỏi nào về điều đó. Nhưng ông vẫn trụ vững trên đó vì ông tin vào nó. Loại ngoan cố như thế là quan trọng trong khoa học, vì đôi khi những người khác mới là sai lầm. Sự phê bình của Einstein đối với vật lí lượng tử đã truyền cảm hứng cho nghiên cứu cơ bản, mở ra hướng đi đến thông tin lượng tử và điện toán lượng tử.

Ông dự đoán như thế nào cho tương lai của cơ học lượng tử với vai trò là một lí thuyết?

Chúng ta sẽ nhận thấy cơ học lượng tử vững chắc hơn nhiều so với các chúng ta nhận ra hiện nay. Tiến tới những bước tiếp theo sẽ là một thử thách lớn: rất khó, và không thể tìm ra bằng cách nhìn vào lí thuyết trên. Lí thuyết trên có lẽ là mạnh thật sự, là đúng tuyệt đối, là đẹp tuyệt vời [ông ngừng lại một chút] nhưng phải có cái gì ngoài đó nữa chứ - nhưng vấn đề là ở đâu đây?

Vậy ông tiếp cận câu hỏi đó như thế nào? Có phải qua các thí nghiệm tưởng tượng thuần túy hay là có một phương pháp thực tiễn hơn?

Vâng, có một thứ chắc chắn là mọi nan đề và nghịch lí mà người ta dự đoán thật ra có trong phòng thí nghiệm và việc ngừng phát triển các khái niệm có thể cho phép họ tránh được những thứ như vậy.

Lí thuyết trên sẽ không đổ vỡ theo xu hướng mà người ta muốn cơ học lượng tử đổ vỡ. Chẳng hạn, nó không nằm ở chỗ các vật thể vĩ mô to lớn. Nhưng nó có thể nằm ở chỗ sự hấp dẫn lượng tử. Người ta đã cố gắng đi lượng tử hóa sự hấp dẫn trong 80 năm qua, kể từ thập niên 1930. Một số trí tuệ lỗi lạc nhất của nền văn minh của chúng ta đã cố gắng nhiều nhưng không thành công. Điều đó cho tôi thấy có lẽ, vì lí do gì đó, cơ bản là chúng ta không nêu ra được những câu hỏi thích hợp.

Còn điện toán lượng tử thì sao – ông nghĩ khi nào chúng ta sẽ thấy những cỗ máy có thể thực hiện các phép tính có ích?

Vâng, tất nhiên, rất khó mà dự báo trước. Nhưng nó có thể mang lại một hướng đi vượt ra khỏi các giới hạn của định luật Moore [định luật mô tả số lượng transistor có thể đặt vào một mạch tích hợp tăng gấp đôi sau chừng mỗi hai năm]. Đối với sự điện toán lượng tử, nó tùy thuộc vào số lượng qubit mà chúng ta có thể xử lí trong các thí nghiệm. Đa số mọi người nói chúng ta cần khoảng 40-50 để có một chiếc máy tính lượng tử có sức thu hút. Hiện nay, chúng ta đang ở mức độ khoảng 10, với sự điện toán lượng tử ion, cho nên sẽ mất khoảng 15-20 năm nữa. Thật không tệ lắm đâu; chúng ta không bị tụt hậu cho lắm.

Ông có thể nói đôi điều về nghiên cứu riêng của ông trong lĩnh vực điện toán lượng tử không?

Chúng tôi đang nghiên cứu sự điện toán quang lượng tử, nó chỉ làm việc với các photon thôi. Vấn đề với các photon là chúng nhanh quá. Chúng chỉ xuất hiện trong thiết bị trong một khoảng thời gian rất ngắn – một vài nano giây – và vì thế bạn phải xử lí chúng thật nhanh mới được. Và hiện nay, chúng tôi không có các detector có hiệu suất đủ cao để xử lí các photon đó. Nhưng trên nguyên tắc, sự điện toán quang lượng tử có thể triển khai trên quy mô rộng.

Ông từng nói trước đây rằng cái kích thích ông nghĩ tới điện thoại di động là với một chiếc máy tính lượng tử đang xây dựng. Ông còn muốn thấy những ứng dụng tiềm năng nào khác nữa không?

Tôi nói lên điều này có phần mỉa mai nhằm hi vọng khích lệ những người trẻ tuổi có trí tuệ dũng cảm. Bạn phải đặt ra những mục tiêu với tham vọng không đáy. Đó là nơi những công nghệ hoàn toàn mới sẽ xuất hiện mà chúng ta không bao giờ dự báo trước được. Hãy nhìn trường hợp laser. Khi nó được phát minh ra [cách đây 50 năm], không ai dự báo trước hai ứng dụng thông dụng nhất mà chúng ta thấy ngày nay – máy hát đĩa và máy quét tính tiền ở siêu thị. Chẳng ai dự báo trước điều này – đó là con đường các phát minh vẫn ra đời.

Nhưng ông thích những bộ phận cải tiến mới?

Trong đời mình, tôi đã từng thấy những thứ không thể tin nổi. Tôi vẫn nhớ cái ngày chúng tôi nhìn thấy chiếc máy tính khoa học đầu tiên của chúng tôi tại viện nghiên cứu – chuyện xảy ra cách nay phải 25-30 năm rồi, hay đại khái là chừng ấy năm. Có một nhóm trong số chúng tôi đã ngồi ở đó suốt cả buổi chiều để nhấn các phép tính và chúng tôi hoàn toàn bị kích động bởi chuyện này.

Tôi thích có những sản phẩm quảng cáo mới nhất. Tôi đã đặt mua một chiếc iPhone 4 [Zeilinger còn sở hữu một chiếc iPad]. Tôi chỉ thích chơi với những thứ này, thậm chí khi tôi biết mình sẽ chỉ sử dụng một phần nhỏ trong số các công năng của chúng mà thôi.

Ông cũng nói ông muốn trẻ con được tiếp xúc với cơ học lượng tử khi còn nhỏ tuổi. Sao thế?

Tôi đã nói điều này nhiều năm rồi và tôi nghĩ tôi nên làm như vậy. Tôi muốn gặp những người có suy nghĩ theo hướng này, họ sẽ giúp tôi cho bọn trẻ tiếp xúc rất sớm với vật lí lượng tử. Rõ ràng bạn không thể nói với chúng về các trạng thái lượng tử và không gian Hilbert, nhưng một cách có thể làm như vậy là có các hiện tượng lượng tử được mô phỏng trên máy vi tính. Nó có thể là một trò chơi hoạt động theo các nguyên lí của cơ học lượng tử, chứ không theo các nguyên lí của cơ học cổ điển. Và chúng ta có thể xem bọn trẻ có khả năng chơi với nó không, mặc dù chúng không biết cái gì nằm ẩn sau nó.

Hoặc tôi đang nghĩ tới việc đơn giản là cho chúng xem các hiện tượng trên máy vi tính, thí dụ như mô phỏng của các thí nghiệm rất đơn giản. Có lẽ nếu bọn trẻ chơi được với những trò này, thì chúng có thể phát triển một kiểu trực giác rất khác.

Trần Nghiêm dịch - Nguồn: physicsworld.com