معاونت علمی سه آزمایشگاه کوانتومی را در سه دانشگاه کشور ایجاد کرد

به گزارش پیوست، این سه آزمایشگاه با حمایت معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری و با هدف توسعه آموزش تجربی فناوری‌های کوانتومی راه‌اندازی شده‌اند. دانشجویان در این مراکز می‌توانند با تجهیزات تخصصی کار کنند و پدیده‌هایی را که پیش از این بیشتر در کلاس‌های درس و به‌صورت نظری با آنها آشنا می‌شدند، در محیط آزمایشگاهی بررسی کنند.

فناوری کوانتومی از ویژگی‌های فیزیکی ذرات بسیار کوچک، مانند فوتون‌ها یا ذرات نور، برای انجام محاسبات، انتقال اطلاعات و اندازه‌گیری استفاده می‌کند. یکی از تفاوت‌های مهم این فناوری با فناوری‌های متداول، امکان استفاده از پدیده‌هایی مانند برهم‌نهی و درهم‌تنیدگی کوانتومی است. این ویژگی‌ها مبنای توسعه نسل جدیدی از سامانه‌های محاسباتی و ارتباطی قرار گرفته‌اند.

از مفاهیم نظری تا آزمایش‌های عملی

در آزمایشگاه‌های راه‌اندازی‌شده، دانشجویان امکان تولید و آشکارسازی فوتون‌های منفرد و زوج‌فوتون‌ها را دارند. آنها همچنین می‌توانند پدیده درهم‌تنیدگی کوانتومی را بررسی کنند؛ پدیده‌ای که در آن وضعیت دو ذره به شکلی به یکدیگر وابسته است که نمی‌توان حالت هرکدام را مستقل از دیگری توصیف کرد.

آزمون نامساوی بل، که برای بررسی ویژگی‌های بنیادی درهم‌تنیدگی کوانتومی استفاده می‌شود، تداخل دوفوتونی و توموگرافی کوانتومی، یعنی روشی برای بازسازی و شناسایی حالت یک سامانه کوانتومی از طریق اندازه‌گیری، از دیگر آزمایش‌هایی است که در این مراکز امکان انجام آنها فراهم شده است.

یکی دیگر از قابلیت‌های این آزمایشگاه‌ها، اجرای آزمایش‌های توزیع کلید کوانتومی است. در این روش از ویژگی‌های فیزیک کوانتومی برای تبادل کلیدهای رمزنگاری و آشکارسازی برخی تلاش‌ها برای شنود استفاده می‌شود. این حوزه از فناوری کوانتومی ارتباط مستقیمی با آینده امنیت اطلاعات و شبکه‌های ارتباطی دارد.

مطالعه سامانه‌های مبتنی بر مراکز رنگی الماس نیز از دیگر ظرفیت‌های آموزشی این آزمایشگاه‌هاست. این مراکز، نقص‌های مشخصی در ساختار بلوری الماس هستند که می‌توان از ویژگی‌های کوانتومی آنها در پژوهش‌های مربوط به حسگرهای بسیار دقیق و پردازش اطلاعات کوانتومی استفاده کرد.

ارتباط کوانتوم با آینده فناوری اطلاعات

کاربرد فناوری کوانتومی به آزمایش‌های فیزیکی محدود نمی‌شود. در حوزه رایانش، پژوهشگران به دنبال توسعه رایانه‌هایی هستند که بتوانند برخی مسائل خاص را با روش‌هایی متفاوت از رایانه‌های متداول حل کنند. در ارتباطات نیز فناوری‌های کوانتومی می‌توانند روش‌های جدیدی برای توزیع امن کلیدهای رمزنگاری فراهم کنند.

با این حال، بسیاری از این کاربردها هنوز در مراحل پژوهش و توسعه قرار دارند و ایجاد آزمایشگاه آموزشی به معنای دستیابی به رایانه کوانتومی عملیاتی یا شبکه ارتباطی کوانتومی در مقیاس تجاری نیست.

اهمیت راه‌اندازی این سه آزمایشگاه در فراهم‌کردن زیرساخت آموزش عملی است. توسعه فناوری‌های کوانتومی علاوه بر دانش نظری، به متخصصانی نیاز دارد که بتوانند تجهیزات حساس را تنظیم کنند، آزمایش‌های پیچیده انجام دهند و نتایج آنها را تحلیل کنند. آزمایشگاه‌های دانشگاه‌های اصفهان، شهید بهشتی و صنعتی شریف قرار است بخشی از این نیاز را در مسیر تربیت نیروی انسانی و توسعه پژوهش‌های کوانتومی کشور پاسخ دهند.