به گزارش تسنیم؛ شاید وقتی کلید واژه «کوانتوم چیست؟» را در موتورهای جستجو تعقیب کنید با تعاریف مختلفی از علم کوانتوم مواجه شوید که برخی از این تعاریف خود نیازمند شناخت عناصری باشد که به واسطه آنها، کوانتوم معرفی شده است.
مرسوم‌ترین و عامیانه‌ترین تعریفی که برای کوانتوم ارائه شده و در بسیاری از سایتهای عمومی از آن استفاده شده است، کوانتوم را به عنوان کمترین مقدار ممکن از یک کمیت ارائه کرده است؛ در واقع کوانتوم در فیزیک به معنای کمترین مقدار ممکن از یک کمیت است.
اما برای درک مفهوم علوم مرتبط با کوانتوم، باید مفاهیمی برای شما قابل درک باشد که در جهان واقعیت‌های فعلی غیرقابل تصورند! به عنوان مثال در مقیاس الکترونی و اتمی، بسیاری از معادلات فیزیک کلاسیک که توصیف‌کننده نحوه حرکت اجسام هستند، نمی‌توانند فیزیک مسائل را توصیف کنند؛ در فیزیک کلاسیک، یک جسم در یک لحظه مشخص، در مکانی مشخص قرار می‌گیرد. این در حالی است که در علوم مرتبط با کوانتوم، یک ذره می‌تواند در یک زمان در مکانهای نامشخصی قرار گیرد و مکان وجودی یک ذره یک مکان احتمالی است.
نمی‌توان گفت که کشف مقولات فیزیک کوانتوم به فیزیکدان و دانشمند خاصی باز می‌گردد چرا که به مرور و از سال 1900 به بعد علوم مرتبط با آن توسط دانشمندان مختلفی توسعه داده شده‌است البته فیزیک کوانتوم بی‌ارتباط با نظریه نسبیت انیشتین نیست اما نمی‌توان این نظریه را در نسبت مستقیم با فیزیک کوانتم قرار داد.
حال این علم که روزی به تئوری‌های محض فیزیکی محدود می‌شد جنبه کاربردی‌تری پیدا کرده است و کشورها برای پیشرفت در این عرصه با هم به رقابت می‌پردازند، ایران هم از این قافله عقب نمانده است و با وجود تحریم‌ها و تهدیدهای کم سابقه آمریکا علیه ایران و بسیاری از محدودیت‌های علمی و تکنولوژیک بر سر راه محققان کشور به دنیای کوانتوم ورود کرده است.
ورود ایران به این حوزه از علم و تکنولوژی به سال 1395 باز می‌گردد، برای شروع فعالیت در این سال از 12 استاد برجسته حوزه کوانتوم در کشور استفاده شد و بعد از دو سال، در روز چهارشنبه 3 مرداد 1397 از نخستین آزمایشگاه کوانتوم رونمایی و اعلام شد که ایران توانسته است در محیط آزمایشگاهی کوانتوم را در فاصله یک متری با موفقیت آزمایش کند و این سازمان در برنامه خود قرار است تا پایان سال 1397 این آزمایش را تا فاصله 7 کیلومتر و سپس به 15 کیلومتر انجام دهد.
با انجام این آزمایشات و راه‌اندازی مراکز مرتبط با کوانتوم ایران هم به جمع کشورهای فعال در این زمینه پیوست؛ کوانتوم برای کشورهای توسعه‌یافته جهان به حوزه‌ای بسیار جدی و حیاتی تبدیل شده است. برای بیان عمومی اهمیت این حوزه از علم باید بیشتر به بیان مثال بسنده کرد؛ به عنوان مثال فرض کنید دو فوتون (نور از ذراتی به نام فوتون تشکیل شده است و فوتون در فیزیک، یک ذره بنیادی است که به‌عنوان واحد کوانتومی نور یا هر نوع تابش الکترومغناطیسی محسوب میشود) که به هم چسبیده‌اند، از هم جدا می‌شوند، این دو ذره نور در مثال عامیانه همزاد هم هستند و بعد از جداسازی در هر فاصله از هم قرار بگیرند با تغییر یکی، دیگری هم تغییر خواهد کرد!
این قابلیت امکان تبادل اطلاعات در فواصل میلیاردها سال نوری را فراهم خواهد کرد! اما علم بشر برای تبادل اطلاعات بین ذرات تنها تا 700 مایلی قادر به انجام آزمایشات بوده است.
ایران هم آزمایشات جداسازی فوتون‌ها را پیگیری می‌کرد که در نهایت در سال 97 توانست این جداسازی را انجام دهد؛ در واقع ایران توانست در سال 97 بعد از درهم‌تنیدگی جفت فوتون‌ها اقدام به جداسازی آنها کند تا امکان تکرار رفتار فوتون‌ها در فواصل دور از هم فراهم شود.
پیشرفت ایران در زمینه کوانتوم از سال 97 تاکنون قابل ملاحظه است؛ به‌طوری که در سال 97 50 تا 100 فوتون در هم تنیده در ثانیه تولید می‌کرد و حالا به تولید بیش از یک میلیون در ثانیه فوتون رسیده است. آزمایش اخیری هم که انجام شد در فاصله 1650 متر و در ارتفاع 300 متر، میلیون‌ها فوتون جفت ارسال شد که 90 تای آنها امکان استفاده داشت.
کاربرد علم کوانتوم در زندگی بشر چیست؟
شاید نخستین دستاورد عینی کوانتوم در زندگی بشر بعد از تولید نخستین کامپیوترهای کوانتومی واضح‌تر شود؛ دانشمندان هم به عنوان نخستین دستاوردهای کوانتومی به دنبال تولید این کامپیوترها هستند.
توضیح عملکرد کامپیوتر کوانتومی کمی دشوار است اما سرعت عملکرد آن را با یک مثال می‌توان به صورت شفاف بیان کرد، فرض کنید محاسبات کامپیوتری که برای یک کامپیوتر معمولی ممکن است چند صد سال طول بکشد، در یک کامپیوتر کوانتمی در عرض چند ثانیه انجام خواهد شد.
از طرف دیگر در دنیای انتقال داده کوانتومی، دیگر خبری از هک و رمزگشایی داده‌ها و در کل خبری از نفوذ نخواهد بود! در این دنیا دیتاها، توسط دو جفت فوتونِ مستقل از مجاری ارتباطی معمول انجام میشود و هر دو جفت فوتون ماهیت منحصر به فرد در جهان دارند که رمزنگاری بین آنها توسط هیچ دانشی تاکنون قابل بررسی نبوده است، پس انتقال اطلاعات در این عرصه، امن‌ترین روش انتقال است.
یکی از نمودهای عینی استفاده از این تکنولوژی که تاکنون تولید شده و مورد استفاده بشر قرار گرفته است، ساعتهای کوانتومی است که خطای آن به کمتر از یک ثانیه در چند میلیارد سال می‌رسد!
این موارد تنها مثالهای کوچکی از این دریای عظیم علمی هستند؛ علم کوانتوم می‌تواند تحقیقات علوم فضایی را با دقتی بسیار بالاتر متحول کند؛ علم ژنتیک با محاسبات کوانتومی به بلوغ خواهد رسید و مدل‌سازی‌های ژنتیکی به راحتی اتفاق خواهد افتاد و بسیاری از پیشرفتهای دیگر در گرو پیشرفت در حوزه علوم کوانتومی است.
