دکتر سید سلمان فاطمی

25 ژوئن 2024
چرا سازمان ملل متحد، سال 2025 را «سال بین‌المللی علم و فناوری کوانتومی» اعلام کرد؟
تکامل فناوری کوانتومی، هنوز به پایان نرسیده است.

از استخراج انرژی از فضای تهی و خالی تا ساخت پیشرفته ترین کامپیوترهای کوانتومی
این بیانیه نقش نظریه ی کوانتومی را در توسعه ی جوامع تکنولوژیکی مدرن تجلیل می کند.
نظریه ی کوانتومی در حدود سال 1925 پس از اینکه اروین شرودینگر معادله معروف خود را فرموله کرد، ایجاد شد.
پیشرفت های تکنولوژیک امروزی، از نیمه هادی ها گرفته تا LED ها، به دلیل درک عمیق ما از دنیای اتمی است.

وقتی اصطلاح مکانیک کوانتومی را می شنوید، به چیزهای عجیب و غریب و غیرمعمول فکر می کنید - چیزهایی مانند ذرات و موج بودن الکترون ها یا مرده و زنده بودن گربه ها به طور همزمان!

با این حال، با وجود شبح واره بودن تقریباً باورنکردنی ساختار زیراتمی، اگر مکانیک کوانتومی، درست نبود جامعه ی مدرن ما امکان‌پذیر نبود.
یک قرن پس از توسعه ی این نظریه، سازمان ملل متحد سال 2025 را به عنوان سال بین‌المللی علم و فناوری کوانتومی اعلام کرد. این سالی برای جشن گرفتن موفقیت‌های گذشته و برنامه‌ریزی برای آینده‌ای است که در آن، مردم در سراسر جهان بتوانند از این مزیت‌ها بهره‌مند شوند.
توسعه ی یک نظریه در تغییر جهان
در اواخر دهه ی 1800، فیزیکدان ها تسلط بسیار خوبی بر قوانین حاکم بر طبیعت داشتند. آنها قوانین حرکت، الکترومغناطیس و گرما را بررسی کرده بودند. این تسلط بر فیزیک، باعث ایجاد تغییری فرهنگی شد که آن را انقلاب صنعتی می نامیم.
با این حال، چند راز مبهم باقی مانده است.
برای مثال، رنگ نور درخشان ساطع شده از یک ریخته‌گری فولادی، آنطور که انتظار می‌رفت بنفش نبود!
از این مشاهدات و مشاهدات دیگر، فیزیکدان ها دریافتند که دنیای اتم بسیار متفاوت از آنچه ما با حواس خود تجربه می کنیم عمل می کند. اولین قدم‌های اولیه برای درک این دنیای ناآشنا در سال 1900 برداشته شد. این، زمانی بود که ماکس پلانک فیزیکدان آلمانی فرض کرد انرژی حمل شده توسط نور و سایر امواج الکترومغناطیسی، با فرکانس موج مرتبط است.
شرکت کنندگان در کنفرانس سالوی 1927 شامل آلبرت اینشتین، نیلز بور، ماری کوری، اروین شرودینگر و ورنر هایزنبرگ بودند. آنها در بروکسل گرد آمدند تا در مورد نظریه ی کوانتومی- که در آن زمان به تازگی فرموله شده بود- بحث کنند.
دهه‌های بعدی منجر به اکتشافات و اصلاحات بسیاری شد که به آرامی، دنیای اتمی را که توسط ترکیبی گیج‌کننده از رفتارهای به ظاهر متناقض اداره می‌شد، آشکار کرد. الکترون‌ها و نور گاهی مانند یک توپ بیس‌بال کوچک عمل می‌کنند و گاهی مانند سطح موج‌دار یک استخر مملو از بچه‌ها هستند!
زمان گیج کننده ای بود!
این وضعیت در سال 1925 زمانی که فیزیکدان و دانشمند اتریشی، اروین شرودینگر، چیزی را نوشت که امروزه معادله شرودینگر نامیده می شود، بسیار روشن شد. این معادله با موفقیت طیف نور ساطع شده توسط اتم ها را توصیف می کند و لحظه ای را نشان می دهد که اتم از یک کنجکاوی شیمیایی به جسمی تبدیل می شود که می توان از خواص اسرارآمیز آن برای بهبود بشریت استفاده کرد.
یک جهش کوانتومی در فناوری
در طول قرن گذشته، درک ما از قلمرو کوانتومی به طور تصاعدی، افزایش یافته است و فیزیک اتمی، عصر الکترونیک را آغاز کرده است. ترانزیستورها و سایر فناوری های نیمه هادی، دنیای مدرن ما را ممکن کردند. فرمان ما بر اتم منجر به LED هایی شد که صفحه نمایش لپ تاپ ها و تلفن های هوشمند ما را تغذیه می کند. حتی نقطه لیزری ساده- که ما با آن گربه‌های خود را می آزاریم- شکل دستی یک فناوری کوانتومی است که ارتباطات راه دور جهانی را ممکن می‌سازد.
تکامل فناوری کوانتومی هنوز به پایان نرسیده است.

محققان به توسعه مواد جدید با پتانسیل ایجاد ابررساناهایی در دمای اتاق ادامه می دهند. این مواد، می تواند نحوه انتقال نیرو را در سراسر جهان متحول کند. پیشرفت‌ها در طراحی سلول‌های خورشیدی به ما کمک می‌کند به طور موثر انرژی را از خورشید استخراج کنیم و به ما امکان می‌دهد با خطرات ذاتی اقتصاد مبتنی بر سوخت‌های فسیلی مبارزه کنیم.
درک مکانیک کوانتومی منجر به دگرگونی در صنعت کامپیوتر می شود. رایانه‌های کوانتومی- که به «روشن یا خاموش» باینری رایانه‌های سنتی متکی نیستند- می‌توانند مشکلات پیچیده‌ای را حل کنند که مهار آن به وسیله ی کامپیوترهای قدیمی سال‌ها طول می‌کشد ولی رایانه‌های مدرن در کسری از ثانیه آن را حل میکند. الگوریتم‌های رمزنگاری- که تراکنش‌های کارت اعتباری و ارتباطات خصوصی بین دولت‌ها را ایمن می‌کنند- ممکن است به راحتی توسط رایانه‌های کوانتومی شکسته ‌شود.

اعلامیه سال بین‌المللی علم و فناوری کوانتومی توسط سازمان ملل متحد، هم به نقش نظریه ی کوانتومی در توسعه جامعه ی فن‌آوری مدرن ما ادای احترام می‌کند و هم منتظر نوآوری‌های آینده است. همچنین سازمان‌های ملی فیزیک در سراسر جهان را تشویق می‌کند برنامه‌های آموزشی و توسعه‌ای را برای آموزش شهروندان توسعه دهند.
در طول سال آینده، خوانندگان می‌توانند انتظار داشته باشند که اطلاعات بیشتری در مورد چگونگی تأثیر مکانیک کوانتومی بر جامعه بیاموزند.
https://bigthink.com/hard-science/international-year-of-quantum-science-and-technology/?fbclid=IwZXh0bgNhZW0CMTAAAR3Cvb2uMBs2sRCJfMnxYWA6CFyL4E7GpeALfzmBzyPTXWwkNcaMZ7Zn1l4_aem_MMUCNkAC8krRacZWBNVssw