پیوستن ایران به باشگاه جهانی آموزش کوانتوم؛ سه آزمایشگاه پیشرفته در دانشگاه‌های برتر افتتاح شد

گذار از فیزیک نظری به فناوری‌های کاربردی کوانتوم، دقیقاً در آزمایشگاه‌ها و جایی رقم می‌خورد که معادلات انتزاعی به پدیده‌های قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌شوند. تا پیش از این، دانشجویان ایرانی مفاهیمی چون فوتون‌های درهم‌تنیده را عمدتاً روی تخته‌سیاه می‌آموختند و امکان لمس تجربی آن‌ها محدود بود. اکنون این گلوگاه حیاتی با یک گام عملی برطرف شده است.

با افتتاح سه آزمایشگاه پیشرفته اپتیک و اطلاعات کوانتومی در دانشگاه‌های صنعتی شریف، اصفهان و شهید بهشتی، ایران رسماً به جمع معدود کشورهای دارای زیرساخت آموزش تجربی کوانتوم پیوست. این مراکز که در هفته پایانی مهر ۱۴۰۵ آغاز به کار کردند، نقطه عطفی در آموزش عالی کشور محسوب می‌شوند.[1][2]

روند افتتاح این مراکز به صورت متوالی برنامه‌ریزی شده بود. آزمایشگاه دانشگاه اصفهان در ۲۲ مهرماه، مرکز دانشگاه شهید بهشتی در ۲۵ مهرماه و در نهایت آزمایشگاه دانشگاه صنعتی شریف در ۲۸ مهرماه ۱۴۰۵ با حضور مقامات ارشد علمی کشور به بهره‌برداری رسیدند. این زمان‌بندی فشرده، نشان‌دهنده عزم جدی برای تجهیز سریع قطب‌های علمی کشور است.[1]

اما این آزمایشگاه‌ها دقیقاً چگونه کار می‌کنند؟ تجهیزات مستقر در این مراکز شامل کیت‌های تخصصی آموزشی است که به دانشجویان اجازه می‌دهد ذرات بنیادی نور را دستکاری کنند. به جای شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، پژوهشگران اکنون می‌توانند فوتون‌های منفرد تولید کرده و ویژگی‌های کوانتومی آن‌ها را در دنیای واقعی بسنجند.[1][2]

در بخش آزمایش‌های پایه، دانشجویان با مفاهیم بنیادین فیزیک نور درگیر می‌شوند. بررسی رفتار تک‌فوتون‌ها، تولید زوج‌فوتون‌های درهم‌تنیده و انجام آزمایش مشهور «هانبری براون و توئیست» در رژیم‌های کلاسیک و کوانتومی از جمله این فعالیت‌هاست. این آزمایش‌ها به طور مستقیم ماهیت ذره‌ای نور را به دانشجویان اثبات می‌کنند.[1]

ظرفیت‌های فنی و تجهیزات تخصصی

این آزمایشگاه‌ها به طور خاص برای پوشش دادن طیف وسیعی از نیازهای آموزشی طراحی شده‌اند. در دانشگاه اصفهان، چهار کیت پیشرفته نصب شده است که امکان انجام ۱۴ آزمایش تخصصی را فراهم می‌کند. این مجموعه شامل ۹ آزمایش پایه و ۵ آزمایش پیشرفته در حوزه اپتیک کوانتومی است.[1]

دکتر حمیدرضا محمدی، عضو هیئت علمی دانشکده فیزیک دانشگاه اصفهان، درباره جزئیات این تجهیزات توضیح می‌دهد. او می‌گوید: «این آزمایشگاه با برخورداری از چهار کیت پیشرفته و تجهیزات تخصصی، امکان انجام دست‌کم ۹ آزمایش پایه و پنج آزمایش پیشرفته در حوزه کوانتوم را فراهم می‌کند.»[1]

آزمایش‌های پیشرفته در این مراکز شامل مواردی چون توموگرافی کوانتومی و توزیع کلید کوانتومی است. توموگرافی روشی حیاتی برای بازسازی و شناسایی حالت دقیق سیستم‌های کوانتومی به شمار می‌رود. توزیع کلید کوانتومی نیز کاربردی‌ترین روش فعلی برای ایجاد ارتباطات کاملاً امن و رمزنگاری‌شده در شبکه‌های اطلاعاتی است.[1]

گذراندن این دوره‌های عملی نیازمند زمان و دقت بالایی است. به گفته متخصصان، اجرای کامل این مجموعه آزمایش‌های آموزشی به بیش از یک نیمسال تحصیلی زمان نیاز دارد. دانشجویان تنها پس از تسلط بر مبانی نظری اپتیک کوانتومی، مجوز ورود به این آزمایشگاه‌ها و کار با تجهیزات حساس آن را دریافت می‌کنند.[1]

سرمایه‌گذاری و توسعه نیروی انسانی

توسعه این زیرساخت‌ها نیازمند حمایت‌های نهادی مستمر بوده است. معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری با تأمین مالی و تجهیز این مراکز، تلاش کرده است تا فاصله میان دانشگاه‌های ایران و مراکز تحقیقاتی پیشرو در جهان را کاهش دهد. هدف اصلی این سرمایه‌گذاری، تربیت نسل جدیدی از متخصصان است.[1][2][3]

دکتر حسین افشین، معاون علمی رئیس‌جمهور، در مراسم افتتاحیه دانشگاه شهید بهشتی بر اهمیت این موضوع تأکید کرد. او با اشاره به محدود بودن چنین امکاناتی در سطح جهان، تربیت نیروی انسانی متخصص را اولویت اصلی کشور در رقابت‌های فناوری‌های نوظهور دانست.[2][3]

در دانشگاه شهید بهشتی، تمرکز ویژه‌ای بر روی حسگرها و تصویربرداری کوانتومی قرار گرفته است. دکتر مهری حمیدی، معاون پژوهش و فناوری این دانشگاه، اعلام کرد که دروس مرتبط با این فناوری‌ها در سامانه گلستان برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی تعریف شده است تا آن‌ها بتوانند در قالب واحدهای درسی رسمی از این ظرفیت‌ها بهره‌مند شوند.[2][3]

حسگری کوانتومی یکی از کاربردی‌ترین شاخه‌های این علم است که امکان اندازه‌گیری‌های فوق‌دقیق در حوزه‌های پزشکی و ناوبری را فراهم می‌کند. تصویربرداری کوانتومی نیز با استفاده از فوتون‌های درهم‌تنیده، ثبت تصاویر با وضوحی فراتر از محدودیت‌های فیزیک کلاسیک را ممکن می‌سازد که دستاوردی بزرگ برای صنایع پیشرفته محسوب می‌شود.[2]

چشم‌انداز آینده و چالش‌های پیش‌رو

دانشگاه صنعتی شریف نیز به عنوان یکی از قطب‌های اصلی مهندسی کشور، نقش محوری در این شبکه ایفا می‌کند. مرکز نوآوری کوانتوم در این دانشگاه پیش از این راه‌اندازی شده بود و اکنون با افزوده شدن بخش آموزش تجربی، چرخه ایده تا محصول در این نهاد علمی کامل‌تر شده است.[1]

گام بعدی در این مسیر، گسترش شبکه آزمایشگاهی به سایر دانشگاه‌های کشور است. بر اساس برنامه‌ریزی‌های انجام‌شده، دانشگاه‌های دیگری نیز برای اتصال به این شبکه و همکاری نزدیک با سه دانشگاه مادر شناسایی شده‌اند. تجهیز این مراکز جدید در فاز بعدی برنامه‌های توسعه‌ای قرار دارد.[1][2]

با این حال، موفقیت نهایی این طرح‌ها به خروجی ملموس آن‌ها بستگی دارد. نصب تجهیزات پیشرفته تنها نیمی از مسیر است؛ نیمه دیگر، توانایی دانشگاه‌ها در تبدیل این آموزش‌های تجربی به پتنت‌ها، استارتاپ‌ها و فناوری‌های بومی است. باید دید این زیرساخت‌ها با چه سرعتی می‌توانند جایگاه ایران را در بازار جهانی کوانتوم تثبیت کنند.