Nhờ vào chú mèo của Schrödinger, bài toán làm đau đầu các nhà khoa học suốt 240 năm đã được giải đáp

Phương pháp mới không chỉ giải quyết các vấn đề lý thuyết mà còn có thể có ứng dụng thực tế, đó chính là hỗ trợ sự phát triển của các hệ thống tính toán lượng tử.

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Jagiellonian ở Ba Lan và Học viện Công nghệ Ấn Độ ở Madras đã giải được bài toán nan giải với tên gọi "Bài toán 36 sĩ quan của Euler" bằng cách sử dụng thí nghiệm tư duy nổi tiếng về con mèo của Schrödinger.

Để giải thích, con mèo của Schrödinger là một thí nghiệm tư duy được thiết kế để chỉ ra những đặc thù của vật lý lượng tử. Theo đó, một con mèo trong hộp kín với chất độc phóng xạ có thể vừa được coi là đã chết, vừa được coi là vẫn còn sống, cho đến khi chiếc hộp được mở ra.

Bài toán 36 sĩ quan của Euler lần đầu tiên được Leonhard Euler đưa ra vào năm 1779 và là một bài toán đố: Bạn điều hành một đội quân gồm sáu trung đoàn với mỗi trung đoàn có sáu sĩ quan khác nhau thuộc sáu cấp bậc khác nhau; bạn phải sắp xếp 36 sĩ quan này theo hình vuông 6x6 đồng thời tránh lặp lại cấp bậc hoặc cấp trung đoàn trong bất kỳ hàng hoặc cột nào.

Trong những năm 1960, vấn đề này gần như không thể giải đáp chỉ bằng cách sử dụng máy tính thông thường. Tuy nhiên, mới đây một nhóm các nhà nghiên cứu đã xuất bản một bài báo, trong đó họ chứng minh một cách để giải câu đố này. Tất cả những gì bạn phải làm là đặt các sĩ quan vào thế giới vật lý lượng tử và thêm rối lượng tử vào hỗn hợp.

Trong thế giới lượng tử, bạn không thể biết một sĩ quan thuộc trung đoàn nào hay cấp bậc của anh ta. Và nếu anh ta bị đặt trong trạng thái rối lượng tử - một hiện tượng vật lý trong đó các nhóm hạt có thể chia sẻ trạng thái lượng tử bất kể khoảng cách giữa chúng - thì vấn đề toán học của Euler sẽ có thể giải được, theo các nhà nghiên cứu. Với điều kiện các sĩ quan không có cấp trung đoàn hay cấp bậc cố định, và mỗi người trong số họ đều thuộc rối lượng tử, thì máy tính có thể tìm thấy ít nhất một sắp xếp trong số 36 sĩ quan đáp ứng các điều khoản do Euler đặt ra.

Vậy lời giải của câu đố toán-lý này sẽ mang lại cho chúng ta điều gì trong thực tế? Về mặt lý thuyết, phương pháp này có thể được áp dụng trong tính toán lượng tử. Nó có thể giúp máy tính tránh khỏi những sai lầm trong tính toán và bảo toàn dữ liệu trong trường hợp có lỗi. Theo cuộc phỏng vấn của các nhà nghiên cứu với Tạp chí Quanta, trạng thái rối lượng tử tuyệt đối có thể được sử dụng để tổ chức lưu trữ dữ liệu linh hoạt cho máy tính lượng tử.