آقای دکتر بهعنوان یکی از اساتید برجسته حوزه مکانیک کوانتومی، اگر بخواهید برای دانشجویان سال اول، مکانیک کوانتومی را توضیح دهید چه تعریفی ارایه میدهید؟
مکانیک کوانتومی، یک چارچوب نظری است که در مقیاسهای اتمی جایگزین مکانیک نیوتنی میشود و مبتنی بر یک اصل اساسی است که بر مبنای آن هر شی میتواند همزمان در چند حالت مجزا وجود داشته باشد. این همان چیزی است که به آن اصل برهمنهی میگوییم، دوگانگی موج و ذره نیز از همینجاست؛ برای مثال یک الکترون میتواند همزمان در دو مکان متفاوت باشد یا گشتاور مغناطیسی یک ذره میتواند همزمان هم بالا و هم پایین باشد. این برهمنهی مبنای همه ویژگیهای شگفتانگیز دنیای کوانتومی، نظیر عدم قطعیت هایزنبرگ و احتمالاتی بودن و همچنین درهمتنیدگی یا ناموضعی بودن است؛ البته یک نکته را باید تاکید کنم و آن اینکه برخلاف تصور رایج، اینطور نیست که مکانیک کوانتومی همهاش احتمال و عدم قطعیت باشد، چون در این صورت در بنای معظم علم و فناوری سنگ روی سنگ بند نمیشد. در واقع باید گفت که دینامیک کوانتومی یعنی همان قانونی که جایگزین قانون حرکت نیوتن میشود، خیلی هم تعینی و دقیق است. با اینحال همین که این ترکیب تعین و دقت از یکسو و احتمالاتی بودن نتایج اندازهگیری از سوی دیگر، منجر به این فناوریهای پیچیده و فوقالعاده دقیق قرن بیستم شدهاند، خودش یک شگفتی بسیار بزرگ است.
این علم، مبنای همه علوم دیگر مانند شیمی، بیوشیمی، فیزیک ماده چگال، اپتیک و لیزر و بهطور کلی پایه فناوریهای قرن بیستم است. هر چه از تلویزیون، رادار، ماهواره، موبایل، اینترنت، ارتباطات و… میبینیم بر پایه مکانیک کوانتومی است و اصلا شناخت ما از ماده، براساس فیزیک کوانتومی است؛ البته تاکید میکنم که معنای آن این نیست که مکانیک کوانتومی چارچوب یا نظریه نهایی ما برای درک رفتار دنیای میکروسکوپی است. اگرچه ساختار ریاضی آن را بهخوبی میفهمیم و در این چارچوب همه پدیدههای اتمی با دقت فوقالعاده توصیف و پیشبینی میشوند اما هنوز تا درک مفهومی این علم فاصله داریم و هنوز سوالهای اساسیای وجود دارد که پاسخ آنها را نمیدانیم، مثل رمبش تابع موج و ناموضعیت.
اما باوجود همه این کاستیها در فهم ما ازمکانیک کوانتومی، طی ۶۰ سال اخیر بر اثر پیشرفتهایی که در اپتیک و لیزر و سردسازی و اندازهگیریهای دقیق صورت گرفته، بشر توانایی آن را پیدا کرده که بتواند اتمهای منفرد را کنترل، اندازهگیری، تحریک و دستکاری کند که این مساله خود، باعث ایجاد فناوری جدیدی شده است که میتواند ظرفیت فوقالعاده گسترده و توانمندی را در فناوریهایی مثل رایانش، مخابرات، شبیهسازی و اندازهگیری از خود ظاهر کند. این علم ارتباط بسیار گستردهای با بقیه رشتههای علمی و فناوری مانند شیمی و علم مواد، مهندسی برق و رایانه و ریاضیات دارد. نکته مهم هم این است که در علم اطلاعات کوانتومی پیشرفتهای نظری و تجربی فاصله کمی با هم دارند و مثل نظریه ریسمان نیست که کار تئوری آن بسیار از کار تجربه فاصله داشته باشد و پیشبینیهایش را نتوان با آزمایش به محک گذاشت.
کشور ما چطور از نظر نظری و تجربی در کوانتوم پیش رفته است؟ چه اقداماتی انجام گرفت تا جامعه کوانتومی در ایران شکل بگیرد؟
لازم است تاکید کنم که ترکیب کارهای نظری و برنامههای تجربی به سرمایهگذاری بسیار زیاد و در کنار آن روابط بینالمللی گسترده احتیاج دارد. در کشور ما از ۶۰ تا ۷۰ سال پیش، فیزیک کوانتوم و کوانتوم مکانیک تدریس میشد ولی رشته جدید علوم اطلاعات کوانتومی سابقه کمی دارد. گروه ما در دانشگاه صنعتی شریف نخستین گروهی بود که در این زمینه شروع به مطالعه، آموزش و پژوهش کرد و اولین مقاله منتشرشده از ایران هم متعلق به همین گروه است که در سال ۲۰۰۱ در مجله معتبر فیزیکال ریویو منتشر شده است. بعد از ما هم دانشگاه تبریز شروع به فعالیت در این زمینه کرد. بعد هم دانشگاههای فردوسی مشهد و دانشگاه کردستان. فعالیت بقیه مراکز و دانشگاهها چندین سال بعد آغاز شد.
در اثر همین فعالیتها، دانشجویان بسیار زیادی فارغالتحصیل شده و به دانشگاههای دیگر ایران رفته و مشغول تدریس هستند یا در خارج از کشور مدرک دکتری گرفتند، یا به دورههای پسادکتری رفتند و خیلیها هم در آنجا استاد شدند و مشغول کارند.
در کنفرانسهای دو سالانهای که با نام اختصاری IICQI شناخته میشوند، و از سال ۲۰۰۷ به بعد برگزار میکردیم، اساتید خارجی خیلی زیادی با شور و شوق در این کنفرانسها شرکت میکردند که موجب ایجاد اشتیاق و البته تبادل نظر علمی بین دانشجویان و پژوهشگران جوان میشد. در اثر همین کنفرانسها، تعداد زیادی از دانشجویان خوب به این رشته علاقهمند میشدند، چون واقعا حس میکردند فضایی برای این موضوع در کشور در راستای ارتباطات بینالمللی و ظرفیت درونی باز شده است.
حدود هفت یا هشت دوره از این کنفرانسها را برگزار کردیم و خارجیها هیچگونه مضایقهای در کمک و حضور نداشتند، تا حدی که شاید مجموع تعداد متخصصان خارجی به بیش از ۱۲۰ نفر میرسید. این کنفرانسها با چنان استقبالی روبهرو شده بود که بسیاری از دانشمندانی که نامشان را در درسی که تدریس میکنم در کنفرانس حضور داشته و به ایران آمدهاند. اساتید صاحبنامی از کانادا، تقریبا همه کشورهای اروپایی و ژاپن حاضر شده بودند. وقتی از آنها دعوت میکردیم بهراحتی میآمدند چون از یک سو پتانسیلی در اینجا مشاهده میکردند و از سوی دیگر قصد کمک داشتند، چراکه علم، فعالیتی بینالمللی است و مرزهای ملی، قومیتی، مذهبی و ایدئولوژیک در آن وجود ندارد.
اما به نظر میرسد که این روند روبهرشد آنگونه که انتظار میرفت ادامه نیافت؟
متاسفانه دو اتفاق رخ داد، نخست آنکه به ناگهان دولت و بعضی دیگر از نهادها متوجه اهمیت این رشته شدند. پس از آنکه برخی نهادهای خاص دریافتند که این حوزه دارای اهمیت است، شروع به تزریق منابع مالی بیحساب و کتاب که در مقیاس بینالمللی البته ناچیز است در این حوزه کردند. بعضی از نهادها هم البته با نیت خوب ولی با درک ناصحیح از پژوهشهای علمی و قواعد پیشرفت شروع به تبلیغات گزافه و مسموم در این حوزه کردند. همانند بسیاری از پدیدههای دیگر، هنگامی که یک امر، رنگ و بوی سیاسی به خود میگیرد، به انحراف کشیده میشود.
در آن زمان، ما هشدارهای لازم را دادیم که این مساله را به عرصهای برای رقابت بین کشورها تبدیل نکنید، زیرا در غیر این صورت، امکان همکاریهای بینالمللی از بین خواهد رفت ولی کسی به این هشدارها توجه نکرد. با یک گشت و گذار ساده در اینترنت شما میتوانید بهراحتی متوجه این گزافهگوییها و این نگاه مسموم بشوید و حال آنکه اگر به هر موسسه تحقیقاتی در دنیا بنگرید، خواهید دید که در آن، افراد گوناگون با ملیتها، مذاهب و از کشورهای مختلف حضور دارند و با یکدیگر همکاری میکنند.
البته بودجه قابلتوجهی در مقیاس داخلی و ناچیز در مقیاس بینالمللی و حتی منطقهای در این حوزه تزریق شده اما متأسفانه در کشور ما به دلیل عدم وجود نظام ارزیابی صحیح، معلوم نیست که این سرمایهگذاری به اهداف ادعاشده میرسد یا نه. یک نمونه آن تبلیغ برای ساخت یک محصول بهاصطلاح کوانتومی (ولی قلابی) شد، همانند موردی که محصولی از آمازون خریداری شده و سپس ادعا شد یک مولد اعداد تصادفی کوانتومی است که در داخل کشور ساخته شده است. انتشار چنین اخباری حتی با آنکه بعد از آن عذرخواهی هم صورت گرفت، باعث ریختن آبروی علمی کشور از یکسو و حساسشدن دولتهای غربی برای ادامه همکاری محققان خود با پژوهشگران ایرانی میشود. یا مثلا وقتی که یک آزمایش تولید زوج درهمتنیده صورت گرفت (کاری که در همهجای دنیا بهراحتی و با بازدهی بسیار بالا انجام میشود) در انتشار عکس مربوط به این کشف در خبرگزاری ایسنا، تصویر محققی که کنار این میز آزمایش ایستاده تارشده تا هویت او ناشناس باقی بماند. این نوع کارهای ناپخته و ناشیانه است که باعث انزوای بیشتر علمی ایران میشود.
مساله اینجاست که وقتی زیرساختهای اساسی و بنیادهای لازم، آزمایشگاه تخصصی مناسب یا یک گروه پژوهشی قوی وجود ندارد اما دایما ادعاهای بزرگ مطرح میشود، اعتبار علمی کشور زیر سوال میرود. در واقع، فناوری اساسی در ایران به این دلیل توسعه نمییابد که هیچ نهاد و ساختاری در جایگاه صحیح خود قرار ندارد. بودجهها هزینه میشوند اما به مقصد نمیرسند و به هدر میروند.
در نبود یک سیستم ارزیابی مناسب، بودجهها به جایگاه درست خود تخصیص نمییابد.
مساله دوم هم اینکه کشورهای غربی هم بهطور روزافزونی متوجه اهمیت این رشته شدند و باتوجهبه شرایط خاص سیاسی ایران و تحریمها و نظایر آن از یکسو و تبلیغات پرسروصدایی که در داخل کشور انجام شد، آن رابطه موردانتظار بین کشور ما و کشورهای پیشرو در این شاخه از علم و فناوری شکل نگرفت.
آیا برنامه یا الگویی وجود دارد که در شرایط کنونی ایران قابلیت پیادهسازی داشته باشد؟
یک مدل بسیار خوب که من همیشه معرفی میکنم، مدل «موسسه فناوری کوانتومی» در سنگاپور است. هنگامی که شما به وبگاه این موسسه نگاه میکنید، مشاهده میکنید که تمام اصول علمی بادقت رعایت شده است. نخست آنکه این موسسه معتبر، مانند بسیاری از موسسات معتبر جهان، یک هیات مشاور بینالمللی دارد. هر موسسه تحقیقاتی یک شورای مشورتی Science Advisory Board متشکل از پژوهشگرانی از کشورهای مختلف دارد که هر یک یا دو سال، گرد هم آمده و عملکرد موسسه را بررسی میکنند. آنان کارنامه فعالیتها را میسنجند و از تحولات جهانی نیز مطلع هستند؛ مثلا مشخص میکنند که در پنج یا دو سال آینده، باید بر کدام رشته متمرکز شد، کدام رشته کمتر پیگیری شود، کدام پروژهها باید تشویق شوند و کدامیک اصلا نباید شکل بگیرند. چنین چیزی اصلا در کشور ما وجود ندارد، به همین دلیل ما به خوداظهاری و خودارزیابی روی میآوریم.
در همین موسسه سنگاپور، گروههای متعددی فعالیت کرده و هنگامی که به ترکیب نیروهای آن نگاه میکنید، میبینید که افرادی از کشورهای مختلف و ازجمله خود سنگاپور درحال فعالیت هستند. جالب اینجاست که رییس این موسسه اهل سنگاپور نیست، بلکه اسپانیایی است، آنها بهطور مرتب کنفرانسهای بینالمللی برگزار میکنند و رفتوآمد علمی دایمی دارند. من بادقت بررسی کردهام و تقریبا در طول سال حدود ۱۵۰ نفر، بهطور متوسط مثلا هفتهای سه نفر، از نقاط مختلف جهان به آنجا میروند و همکاریهای متعددی دارند. همین وضعیت بهتازگی در کشورهای جنوب خلیجفارس هم درحال شکلگیری است. تمام موسسات علمی معتبر جهان به این شکل فعالیت میکنند، ممکن است یک موسسه در آلمان باشد اما یکی از اعضای هیات مشاوران بینالمللی آن اهل پاکستان باشد. چراکه این موسسات فقط به کیفیت علمی آن شخص نگاه میکنند، نه به اینکه اهل یک کشور غربی است یا شرقی، مسلمان یا مسیحی. همه اینها البته در صورتی است که با تبلیغات بیهوده حساسیتها را برنیانگیخته باشیم. متاسفانه ما به گونه دیگری عمل میکنیم و این اشتباه محض است.
متاسفانه سیستم ما اساسا دچار مشکل «خارجیهراسی» است و هر فرد خارجی را به چشم جاسوس میبیند؛ بنابراین طبیعی است که یک موسسه تراز اول در آن شکل نمیگیرد. نهتنها از هیات مشاوران بینالمللی که میتواند مثل یک قطبنما عمل کند خبری نیست، بلکه از همکاریهای موثر بینالمللی هم محروم هستیم. حتی بهدلیل برخی رفتارها، دولتهای غربی آمدن پژوهشگران خود را به کشور ما تشویق نمیکنند و گاهی هم آنها را منع میکنند. اگر ما به گونه دیگری عمل میکردیم، باتوجهبه اینکه در سالهای گذشته در کل منطقه پیشتاز بودیم، میتوانستیم بهعنوان یک قطب در این منطقه عمل کنیم.
یعنی ما در حوزه فناوری کوانتوم آیندهای نداریم؟
اگر به همین صورت ادامه پیدا کند، ما در آینده درنهایت دچار وابستگی فناورانه خواهیم شد. نهایتا مجبور میشویم که محصولات تولیدشده در دیگر کشورها را، آنهم با هزینههای زیادتر، خریداری کنیم. پیشرفت علمی در هر رشتهای، نهتنها در فیزیک، در بقیه رشتهها هم نیازمند روابط گسترده بینالمللی است. آن هم ارتباطات دوطرفه. بهخصوص برای دانشجویان و محققان جوان نهایت اهمیت را دارد. در شرایط کنونی، اگر مرا برای یک کنفرانس به کشور دیگری دعوت کنند، میروم و سخنرانی میکنم اما این کافی نیست. این ارتباط باید دوطرفه باشد. باید گسترده و مستمر باشد، نه اینکه سالی یکبار اتفاق بیفتد. دانشگاه باید دایما در معرض این تبادل افکار قرار گیرد. محیط علمی باید یک محیط زنده، بسیار پویا و بهشدت تاثیرپذیر از این تعاملات باشد و در این شرایط است که همهچیز تحتتاثیر قرار میگیرد. استاندارد جهانی این است که یک موسسه تحقیقاتی سالانه باید به اندازه یک و نیم برابر تعداد پژوهشگران خود پژوهشگر مهمان از جاهای دیگر داشته باشد.
هنگامی که نام پیشرفت علمی به میان میآید، ذهن دستاندرکاران به این سمت میرود که از کدام کشورها جلو بزنیم. این نگرش، نهتنها خوب نیست، بلکه اساسا رویکردی بیمارگونه است. علم، ذاتا عرصه رقابت و مسابقه نیست. یک کشور باید سرمایهگذاری درستی انجام دهد، نیروی انسانی متخصص خود را حفظ کند و عوامل اجتماعی، اقتصادی، سیاسی و فرهنگی را بهگونهای سامان دهد که دانشجویان و فارغالتحصیلان تمایل به ماندن در کشور پیدا کنند و سپس، با ایجاد سازوکارهای صحیح و قرار دادن افراد شایسته در جایگاههای مناسب، علم بهتدریج پیشرفت خواهد کرد. این پیشرفت، چه در حوزه آموزش، چه پژوهش و چه ترویج علم، بهمرور آثار خود را در صنعت، در بهبود کیفیت زندگی مردم و البته در صنایع دفاعی هم نشان خواهد داد. این همان مسیری است که در سایر کشورها طی شده و حتی کشورهای جنوب خلیجفارس نیز هماکنون در حال پیگیری آن هستند. متاسفانه ما فاقد یک سیاست درست هستیم و همهچیز را به تبلیغات مسمومی تبدیل میکنیم که درنهایت به ضرر خودمان تمام میشود.
شما اشاره کردید که «ما هنوز یاد نگرفتهایم با کوانتوم رایانه درست صحبت بکنیم»، با فرض تحقق رایانش کوانتومی در یک تا دو دهه آینده، چه اقدامات راهبردی و آموزشی فوریای باید در دستورکار قرار گیرد تا جامعه علمی و صنعتی ایران نهتنها از این قافله عقب نماند، بلکه بتواند برای «صحبت کردن» با این فناوری جدید آماده شود؟
منظور من از صحبت کردن، البته این است که برای رایانه کوانتومی برنامه بنویسیم. که به این موضوع بعدا خواهیم رسید ولی بیایید اول با مفهوم رایانه کوانتومی آشنا شویم. میدانیم که برای پردازش دادههای دیجیتال امروز هر نوع اطلاعاتی، اعم از صوت، تصویر، فیلم یا دادههای محاسباتی، نهایتا به رشتهای از صفر و یکها تبدیل میشود. این صفر یا یک در یک واحد حافظه ذخیره میشود که به آن بیت میگوییم. ممکن است بیت یک ترانزیستور کوچک یا یک حوزه مغناطیسی روی یک هارددیسک باشد. با گذشت سالها، اندازه حافظهها یا همان بیتها بهطور مداوم کوچکتر شده است. یک قانون تجربی به نام «قانون مور» وجود که در ۶۰ تا ۷۰ سال گذشته همواره معتبر بوده و آن اینکه تقریبا هر دو سال یا هر ۱۸ ماه یکبار، چگالی ترانزیستورها در مدارهای مجتمع تقریبا دوبرابر شده است. این کوچکشدن و افزایش ظرفیت، بدون افزایش چشمگیر قیمت، دلیل این است که مثلا تلفن همراه شما میتواند توان محاسباتی معادل یک ابررایانه قدیمی را داشته باشد.
برخلاف بیت کلاسیک، یک بیت کوانتومی (یا کیوبیت) میتواند در حالت «برهمنهی» (سوپرپوزیشن) قرار گیرد، یعنی بهطور همزمان در دو حالت صفر و یک باشد. حال اگر تعداد این کیوبیتها را افزایش دهید، ظرفیت محاسباتی بهصورت نمایی رشد میکند؛ برای مثال، دو کیوبیت میتوانند بهطور همزمان در چهار حالت و ۱۰ کیوبیت میتوانند بهطور همزمان در ۱۰۲۴ حالت باشند. به همین دلیل، رایانههای کوانتومی توانایی پردازش فوقالعادهای دارند. از نظر مبانی، یک رایانه کوانتومی میتواند مسالهای را که حل آن برای یک ابررایانه کلاسیک ممکن است میلیاردها سال طول بکشد، در زمانی کوتاه حل کند. چرا ساخت چنین رایانهای بسیار دشوار است؟
زیرا با افزایش تعداد کیوبیتها، سیستم بهشدت ناپایدار میشود و کیوبیتها بهسرعت از حالت برهمنهی خارج میشوند. به همین دلیل است که من و شما اگرچه هر یک از اتمهای تابع مکانیک کوانتومی درست شدهایم، نمیتوانیم در آن واحد در دو مکان باشیم. به همین دلیل است که یک شی حتی خیلی کوچکتر از من و شما نیز، مثلا یک پروتئین نیز در حالت برهم نهی قرار ندارد یا اگر تحت شرایط فوقالعاده استثنایی در چنین حالت برهم نهیای قرار بگیرد، در زمانی بسیار بسیار کوتاه آن حالت برهمنهی خود را از دست میدهد. 
شرکتهای بزرگ فناوری درحالحاضر روی غلبه بر این چالش و ساخت رایانههای کوانتومی با تعداد کیوبیت بالاتر فعالیت میکنند؛ برای نمونه، در حالحاضر رایانه کوانتومی گوگل دارای ۵۳ کیوبیت (کوانتوم بیت) است. برای اجرای الگوریتمهای مهم و کاربردی (مانند شکستن رمزنگاریهای رایج)، به چندین میلیون کیوبیت نیاز است؛ بنابراین، سالها فاصله داریم تا بتوانیم به چنین دستاوردی دست یابیم.
در غرب، رقابت بسیار شدیدی بین دانشگاهها و موسسات بزرگ (مانند گوگل، آیبیام و مایکروسافت) در جریان است تا به این هدف برسند. پیشبینی میشود که ممکن است بین سالهای ۲۰۳۵ تا ۲۰۴۰ به این موفقیت دست یابند اما این تاریخ قطعی نیست. اگر چنین رایانهای ساخته شود، شیوه محاسبات و اساس بسیاری از فناوریها بهشدت متحول خواهد شد.
آقای دکتر کریمیپور، زبان کوانتوم چگونه است؟ آیا مانند هوش مصنوعی پرامپتنویسی دارد؟
و اما در مورد گفتوگو با رایانههای کوانتومی. نکته این است که ما هنوز نیاموختهایم که چگونه بهدرستی با یک رایانه کوانتومی «صحبت» کنیم، یعنی چگونه با آن ارتباط برقرار کرده و برای آن الگوریتمهای کارآمد بنویسیم. در حالحاضر، الگوریتمهای ما برای رایانههای کلاسیک طراحی شدهاند و همه محاسبات متعارف ما را همین رایانهها انجام میدهند.
ما هنوز باید زبان تعامل و الگوریتمنویسی برای این رایانهها را بهطور کامل فرابگیریم. زبان برنامهنویسی رایانههای کوانتومی کاملا متفاوت از رایانههای کلاسیک است. در برنامهنویسی کلاسیک، ما بهطور مستقیم و قدم به قدم به رایانه دستور میدهیم (مانند دستورات شرطی if و else) اما در محاسبات کوانتومی، به محض اینکه اندازهگیری روی یک کیوبیت انجام شود، حالت برهمنهی آن از بین میرود؛ بنابراین، برنامهنویسی برای این سیستمها نیازمند یک تغییر پارادایم اساسی و درک عمیق از مکانیک کوانتومی است.
ما باید این زبان جدید را درک کرده و بیاموزیم. شهود کلاسیک ما که بر اساس هزاران سال تجربه بشر از مشاهده دنیای کلاسیک شکل گرفته، با دنیای کوانتومی که در آن پدیدهها در حالتهای برهمنهی قرار دارند، آشنا نیست. باید یاد بگیریم برنامههایی بنویسیم که در آن تنها در انتهای برنامه اندازهگیری کنیم، نه در وسطهای آنکه برهمنهی کوانتومی را مختل میسازد؛ بنابراین، چگونگی برقراری ارتباط و نوشتن برنامه برای رایانهای که در حالت برهمنهی است، یک چالش بنیادین است.
به نظر شما، چه سازوکارهای نظارتی و ارزیابی میتواند در سطح ملی اجرا شود تا از سرمایهگذاری در مسیرهای غیرواقعی و نمایشی در حوزه فناوریهای پیشرفته مانند رایانههای کوانتومی جلوگیری کند؟
هنگامی که رایانههای کوانتومی به بازار بیایند، کم و بیش در دسترس همگان خواهند بود. همین الان هم شما با استفاده از فیلترشکن میتوانید به رایانه کوانتومی ایبیام وصل شوید و از بعضی از قابلیتهای آن بهصورت محدود استفاده کنید. اگر ارتباط درست داشته میداشتیم، البته میتوانستیم از همه قابلیتهای آن مثل یک سیستم مرکزی استفاده کنیم. در آینده هم بسیاری از محاسبات همچنان با رایانههای کلاسیک انجام خواهد شد؛ بنابراین، اینگونه نیست که در آینده نزدیک، رایانههای کوانتومی بهسادگی جایگزین رایانههای فعلی شوند و یک تحول فوری ایجاد کنند. رایانههای کوانتومی عمدتا برای حل مسایل بسیار پیچیدهای به کار میروند که برای رایانههای کلاسیک غیرممکن یا بسیار زمانبر هستند. یکی از کاربردهای مهم این فناوری در «مخابرات امن» است، به گونهای که تنها فرستنده و گیرنده از محتوای ارتباط آگاه باشند و هیچ شخص ثالثی نتواند آن را استراق سمع یا رمزگشایی کند. درحالحاضر، سیستمهای رمزگشایی بسیار قدرتمندی وجود دارند که قادر به شکستن بسیاری از رمزها هستند اما با ظهور فناوری کوانتومی، امنیت ارتباطات به سطح کاملا جدیدی ارتقا خواهد یافت و این سیستمهای قدیمی دیگر کارایی نخواهند داشت.
دلیل اصلی علاقه دولتها به این حوزه نیز دقیقا همین افزایش امنیت و قابلیتهای انقلابی آن است. به نظر من، پیگیری این فناوری امری مثبت و ضروری است، به شرطی که بهصورت واقعبینانه و بدون اغراق و تبلیغات کاذب انجام پذیرد. خطر اصلی اینجاست که یک شرکت یا نهاد، صرفا برای اهداف تبلیغاتی، اقدام به خرید ادعایی یک سیستم کوانتومی تقلبی از یک شرکت خارجی (مثلا چینی) کند و آن را به عنوان یک دستاورد واقعی معرفی کند. 
آنطور که پیداست دولتها از این علم استقبال میکنند اما راه رسیدن به آن را نمیدانند، چه راهحل و پیشنهادی برای دولتها دارید که مشوق دولت برای بهحرکتدرآوردن قطار کوانتوم در کشور باشد؟
این یک مسیر تدریجی است که نیازمند سرمایهگذاری بلندمدت، پژوهشهای بنیادی، تربیت نیروی انسانی متخصص و مهمتر از هر چیز، ارتباطات بینالمللی سالم و وسیع است. کماکان نظرم اجرای الگوی سنگاپور است. سنگاپور یا همین قطر و امارات مسیری را که در یک سال طی میکنند، ممکن است کشور ما در طول ۲۰ سال بپیماید. به همان دلیلی که فناوری قرن بیستم بسیار از مکانیک کوانتومی تاثیر گرفت، تحول فناوری در قرن بیستویکم هم بهشدت متاثر از علوم و فناوری اطلاعات کوانتومی است. این فناوریها هم منحصر به رایانههای کوانتومی یا رمزنگاری نخواهد بود. بهطور طبیعی، با ظهور یک فناوری جدید، ممکن است کاربردهای گستردهای در (حسگری)، اندازهگیری دقیق، در شیوه حل مسایل علمی در همه زمینهها، در شبیهسازی ساختار مواد مثل داروها و بسیاری زمینههای دیگر پیدا کند.
بنابراین، اگر کشوری یک سازماندهی صحیح برای توسعه علمی داشته باشد، میتواند بهسرعت پیشرفت کند. خیلی عجیب است که ما در حوزههایی مثل فوتبال، بسکتبال یا والیبال، بدون تردید از مربیان و بازیکنان خارجی برای پیشرفت استفاده میکنیم، آن هم با حقوقی که ممکن است صدها برابر حقوق یک پژوهشگر خارجی باشد اما وقتی پای مسایل مهمی مثل علم و فناوری به میان میآید، از حضور خارجیها میترسیم. یک دلیلش این است که ممکن است یافتههای علمی ما نصیب خارجیها شود؛ همان بهانهای هم که بعضیها در انتقاد از نوشتن مقاله برای مجلات بینالمللی کردهاند، غافل از اینکه جریان یافتههای جدید علمی همواره و برای هر کشوری از بیرون به درون است و نه برعکس. همین الان شما میتوانید بهراحتی به آرشیو پژوهشی فیزیک رجوع کنید و هر روز صبح از آخرین یافتههایی که در سرتاسر دنیا بهدست آمده استفاده کنید.
آیا کوانتوم میتواند همگرایی با رشتههای دیگر هم داشته باشد؟
اطلاعات کوانتومی یک موضوع بینرشتهای محسوب میشود؛ بنابراین این رشته با کل فیزیک که زیربنای بسیاری از علوم است و شاخههای مختلف آن مثل اپتیک، لیزر، ماده چگال، فیزیک انرژیهای بالا، ارتباط گسترده خواهد داشت و همه اینها تحتتاثیر پیشرفتهای اطلاعات کوانتومی قرار گرفتهاند. در مورد مساله رایانش کوانتومی، بهطور طبیعی دانشکدههای کامپیوتر میتوانند بهتدریج و همگام با دانشگاههای خارج از کشور، مباحث مربوط به نحوه نوشتن الگوریتمهای کوانتومی را در دروس خود بگنجانند. دانشکدههای برق نیز میتوانند دستورالعملهای مخابراتی و شبکه را حداقل در سطح نظری بازبینی و بهروز کنند. برای مطالعه کانالهای کوانتومی، محاسبه ظرفیت آنها و همچنین رایانش توپولوژیک و مدلهای دیگر محاسباتی هم دانشکدههای ریاضی میتوانند همکاری کنند. دانشکدههای شیمی و علم مواد هم میتوانند در شبیهسازی ساختار مواد مشارکت کنند. پیشنیاز همه اینها هم البته درک درست و کاملی از مکانیک کوانتومی است.
امکان اینکه تدریس کوانتوم از مدارس شروع شود وجود دارد؟
میتوان بعضی از مفاهیم اولیه را به دانشآموزان مدارس یاد داد ولی اینکه انتظار داشته باشیم این دانشآموزان با ساختار تحلیلی مکانیک کوانتومی آشنا شوند، خیر، چنین چیزی امکان ندارد چراکه آموختن مکانیک کوانتومی نیازمند دانستن قسمتهای مهمی از فیزیک کلاسیک، ریاضیات و همچنین پختگی فکری است که فقط در دوران دانشگاه حاصل میشود؛ بنابراین میتوان برای دانشآموزان مدارس یک رشته کتاب ترویجی نوشت، نه بیش از آن.
نقش معاونت علمی ریاستجمهوری در حمایت از کوانتوم چیست؟ طی صحبتهای اخیر معاون علمی رییسجمهور، حمایتهای میلیارد دلاری از کوانتوم مطرح شد آیا اطلاعی دارید؟
من نمیدانم حمایتهای میلیارد دلاری نظر شماست یا میلیارد تومانی. به نظرم اولی که دور از ذهن است. اما از این موضوع اطلاع دارم که معاونت علمی قصد دارد از پژوهشهای کوانتومی پشتیبانی کند و این کار را انجام میدهد. اما مساله اساسی این است که آیا این بودجه متناسب با دستاوردهای واقعی توزیع خواهد شد و آیا نظارت کیفی دقیقی بر آن وجود دارد یا خیر؟
پیشرفت در مکانیک کوانتومی و ساخت رایانه کوانتومی از جایی آغاز میشود که ما آزمایشگاههای پایهای، مانند آزمایشگاههای دماهای پایین، داشته باشیم. ایجاد این زیرساختهای اولیه دشوار اما ضروری است. اما وقتی ادعا میشود «ما میخواهیم رایانه کوانتومی بسازیم یا رایانه کوانتومی ساخته یا تهیه کردهایم»، باید معنای آن را خیلی روشن و واضح بپرسیم. خریدن یک رایانه کوانتومی از یک شرکت چینی را نمیتوان پیشرفت به حساب آورد. این عرصه از فناوری بهدلیل نوظهور بودنش و بهدلیل وجود انبوهی از شرکتها و استارتآپها در دنیا عرصهای است که حتی برای خرید لوازم و قطعات هم باید نهایت دقت را افراد متخصص به خرج دهند تا خرید قابل قبول و بهصرفهای را انجام داده باشند. یک راهش استفاده از مشورت و راهنمایی پژوهشگران تجربی مقیم خارج است. آنها میتوانند برای خرید قطعات راهنمای خوبی باشند؛ البته اگر دانشگاههای متبوعشان چنین اجازهای بدهند.
آیا اسناد علمی موجود می تواند به پیشرفت فناوری کوانتومی در کشور کمک کند؟
قطعا پیشرفت خواهیم کرد. اما باید دید پیشرفتی که خواهیم کرد در جهت درست و با هزینه متناسب هست یا نیست. آیا برنامهریزی درست انجام میشود یا نه. هماکنون در ایران چندین «نقشه راه» برای فناوری کوانتوم ازسوی نهادهای مختلف (مانند سازمان انرژی اتمی، شورای عالی انقلاب فرهنگی، مرکز تحقیقات مخابرات و احتمالا چند نهاد نظامی) نوشته شده است. سوال اینجاست که این نقشههای راه را چه کسانی مینویسند؟ اغلب چند دانشجوی کارشناسیارشد را میآورند تا با جستوجو در اینترنت و جمعآوری اطلاعات، نقشهای تهیه کنند. این یک اشتباه تخصصی است که فکر میکنیم صرف نوشتن یک سند میتواند تاثیرگذار باشد. کافی است که دستاندرکاران کمی به کشورهای کوچک دیگر و همچنین کشورهای جنوب خلیجفارس نگاه کنند تا متوجه تفاوتها بشوند.
دیدگاهتان را بنویسید