Quantum interference (giao thoa lượng tử) là hiện tượng trong đó các biên độ xác suất của trạng thái lượng tử cộng hoặc trừ lẫn nhau, làm cho một số kết quả có xác suất rất cao khi đo, trong khi các kết quả khác gần như không bao giờ xảy ra.
Nói một cách khác, giao thoa lượng tử là cách tự nhiên để “khuếch đại đáp án đúng và triệt tiêu đáp án sai”.
Trong vật lý sóng:
-
Hai đỉnh sóng gặp nhau làm cho sóng mạnh hơn (giao thoa tăng cường)
-
Đỉnh gặp đáy thì triệt tiêu (giao thoa phá hủy)
Trong lượng tử, trạng thái là sóng xác suất. Khi các con đường (paths) dẫn đến cùng một kết quả gặp nhau, pha của chúng quyết định:
-
Cùng pha sẽ làm tăng xác suất
-
Ngược pha sẽ triệt tiêu xác suất
Giao thoa xuất hiện ở đâu trong tính toán lượng tử?
-
Tạo chồng chập (ví dụ dùng H gate) dẫn đến nhiều con đường tính toán
-
Điều khiển pha (Z, S, T, oracle…) : tthực hiện gắn “dấu” cho các con đường
-
Trộn lại (thường dùng H hoặc biến đổi tương tự) tạo ra các con đường giao thoa
Kết quả: đáp án mong muốn được khuếch đại, đáp án sai bị triệt tiêu.
Ví dụ minh họa đơn giản (1 qubit)
- Bắt đầu |0⟩
- Áp H → chồng chập (0 và 1, mỗi cái 50%)
- Áp Z (đổi pha của |1⟩)
- Áp H lần nữa
Vai trò của giao thoa trong thuật toán lượng tử
- Grover: dùng giao thoa để khuếch đại xác suất nghiệm đúng sau mỗi vòng lặp
- Shor: dùng giao thoa để làm lộ chu kỳ (period) khi đo
- Random Circuit Sampling: giao thoa phức tạp tạo phân bố khó mô phỏng cổ điển
Tài liệu tham khảo và đọc thêm
- https://www.techtarget.com/whatis/definition/quantum-interference
- https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/education/concepts/interference
- https://www.spinquanta.com/news-detail/exploring-quantum-interference-key-concepts-explained
- https://phys.libretexts.org/Bookshelves/Quantum_Mechanics/Quantum_Mechanics_(Walet)/13%3A_Miscellaneous_Quantum_Mechanics_Topics/13.09%3A_Quantum_Interference















