وضعیت کاربردی‌سازی علم کوانتوم در ایران

فاطمه طاری‌بخش، خبرنگار گروه دانشگاه: احتمالا اسم نظریه کوانتوم را بارها و بارها در مدرسه یا دانشگاه شنیده یا حتی با این نظریه روز و شب خود را گذرانده باشید. نظریه کوانتوم از معروف‌ترین نظریه‌های فیزیک است که به دنیای اتم‌ها و ذرات کوچک‌تر زیراتمی درون آنها می‌پردازد. محاسبات کوانتومی نیز از رفتار اتم‌ها و فوتون‌ها و الکترون‌ها برگرفته شده که خروجی آن را می‌توان در کامپیوترهای کوانتومی مشاهده کرد. تفاوت اصلی که بین کامپیوترهای کلاسیک و کوانتومی وجود دارد؛ این است که کامپیوترهای کوانتومی از مکانیک کوانتومی برای دست‌کاری داده‌ها استفاده می‌کنند، درحالی‌که کامپیوترهای معمولی فیزیک کلاسیک را معیار کارشان قرار می‌دهند. در گزارش امروز، صحبت‌های امیرمحمد نژادمحمد، مدیرگروه فناوری‌های کوانتومی پژوهشگاه توسعه فناوری‌های پیشرفته را در حوزه رایانش کوانتومی می‌خوانیم. نژادمحمد مقطع کارشناسی‌ارشد خود را در رشته فیزیک در دانشگاه شریف گذرانده است. وی در نشست «کاشتن برای آینده» در دانشگاه تربیت مدرس پیرامون موضوع مخابرات کوانتومی صحبت‌هایی را ایراد کرد.
امیرمحمد نژادمحمد، مدیرگروه فناوری‌های کوانتومی پژوهشگاه توسعه فناوری‌های پیشرفته: من از پژوهشگاه توسعه فناوری به نمایندگی تیم کارشناسی فعال در آنجا آمده‌ام و موضوع صحبت من در این نشست «مخابرات کوانتومی» است. قبل از اینکه به موضوع مخابرات کوانتومی بپردازیم ناگزیر هستیم گریزی به حوزه دیگری از فناوری‌های کوانتومی بزنیم؛ آن هم مقوله «رایانش کوانتومی، رایانه‌های کوانتومی و تجهیزات بالقوه آنها». شاید تا حدی از قبل کم یا زیاد با موجودی به نام «رایانه کوانتومی» چه از جنس تکنولوژی و فناوری آشنایی داشته باشید. حداقل اسم آن به گوش‌مان خورده است.
واقعیت این است که به لحاظ تاریخی اولین بار حدود 40 سال پیش دانشمندی به نام «فاینمن» ایده‌ای را مطرح کرد مبنی‌بر اینکه ممکن است ما بتوانیم با کنار هم قرار دادن ذرات بسیار ریز مثل اتم‌ها و مولکول‌ها با چینش و الگوی خاص و استفاده از خواص کوانتومی کاری کنیم تا این ذرات بتوانند بازی کنند و از این طریق یک‌سری عملیات ویژه عمدتا از جنس محاسبه انجام دهیم. از آن زمان تا حالا این ایده به‌شدت و با قدرت پیگیری شده و هر روز ابعاد جدید و توانمندی‌های نوینی از ایده اولیه 40 سال پیش استخراج می‌شود. در این جلسه چندان بنا نداریم درباره این موضوع صحبت کنیم که رایانه کوانتومی چیست، چگونه کار می‌کند و فناوری و اجزای آن چیست، چراکه موضوع ما «مخابرات کوانتومی» است. تا جایی که به بحث مربوط می‌شود ناگزیر هستیم یک‌سری واقعیت‌ها را در این خصوص مطرح کنیم.
رایانه کوانتومی به‌صورت بالقوه اصلی‌ترین کاری که می‌تواند انجام دهد این است که با یک قدرت فوق‌العاده عجیب‌وغریب محاسبه می‌کند؛ مثل هر تجهیز و محصول دیگری انواع و اقسام کاربردها را دارد. قدرت بسیار بالای پردازش این رایانه باعث شده تا در پیش‌بینی وضعیت آب‌وهوا، زمان وقوع زلزله و موارد مشابه قابل استفاده باشد. خیلی زود مشخص شد رایانه کوانتومی علاوه‌بر قدرت محاسبه عجیب‌وغریب یک اپلیکیشن فوق‌العاده ویژه و مهم دارد. از قدیم مساله امنیت ارتباطات برای بشر مهم بوده؛ چه از زمانی که برای ارسال یک پیام مهم از فرد مورد اعتماد استفاده می‌شد تا پیام به‌صورت فیزیکی از فرستند به گیرنده ارسال شود و چه امروز که از سامانه‌های تیسموگرافی و... برای این کار استفاده می‌شود. به هر حال مساله تامین امنیت از دیرباز خیلی مورد توجه بشر بوده است. اگر امروز به عمده سامانه‌های «Cryptography» (رمزنگاری) موجود نگاه کنیم، می‌توانیم بین همه یا قریب به اتفاق آنها یک وجه مشترک شناسایی کنیم؛ آن هم اینکه معمولا در سیستم‌های رمزنگاری غیرکوانتومی یا کلاسیک از این واقعیت استفاده می‌شود که یک مساله ریاضیاتی وجود دارد. انجام دادن آن در یک سمت کار خیلی آسانی است ولی از سمت مقابل یا برعکس انجام دادن همان عملیات بسیار دشوار خواهد بود؛ این اتفاق به مبنایی برای بسیاری از سامانه‌های رمزنگاری تبدیل می‌شود که امروز در دنیا وجود دارد و از آن استفاده می‌شود.

برای خواندن متن کامل گزارش، اینجا را بخوانید.