جهان آینده در دستان تکنولوژی کوانتومی/ امنیت اطلاعات را پیش خرید کنید | خبرخوان انجمن های علمی ایران |خبرخوان انجمن های علمی ایران

تاریخ خبر: // کد خبر: 6641 // //

جهان آینده در دستان تکنولوژی کوانتومی/ امنیت اطلاعات را پیش خرید کنید

توسعه خیره کننده فناوری‌های نوین ضرورت بازنگری در علوم و فنون جدید را اهمیتی دوچندان کرده است، ورود و ظهور این دگرگونی‌ها تحولات زیادی را در کشور‌ها به دنبال داشته به طوری که در زمینه‌های سلامت، امنیت، ارتباطات، محاسبات، علوم زیستی و … درخصوص کاربردهای کوآنتوم کار شده است. شعارسال: اصطلاح کُوانتوم در [...]
جهان آینده در دستان تکنولوژی کوانتومی/ امنیت اطلاعات را پیش خرید کنید

توسعه خیره کننده فناوری‌های نوین ضرورت بازنگری در علوم و فنون جدید را اهمیتی دوچندان کرده است، ورود و ظهور این دگرگونی‌ها تحولات زیادی را در کشور‌ها به دنبال داشته به طوری که در زمینه‌های سلامت، امنیت، ارتباطات، محاسبات، علوم زیستی و … درخصوص کاربردهای کوآنتوم کار شده است.

شعارسال: اصطلاح کُوانتوم در
فیزیک به کمترین مقدار ممکن از یک کمیت، مقدار پایه یا یک کوانتم آن کمیت می‌گویند
.

نظریه کوانتومی

نظریه کوانتومی که
با نام های فیزیک کوانتومی یا مکانیک کوانتومی نیز شناخته می شود، شاخه ای ازفیزیک
است که رفتار و برهم کنش ماده و انرژی را در مقیاس ذرات ریز اتمی و در دمای پایین مورد
بررسی قرار می دهد. مرتبه و مقدار بزرگی این ذرات در حال بر هم کنش را با یک ثابت فیزیکی
بسیار کوچک به ام ثابت پلانک مقایسه می کنند
.

کوچکترین ذرات تشکیل
دهنده ی نور را که امکان دیدن تک تک آن ها وجود ندارد، فوتون می نامند، بنابراین به
یک ذره کوانتومی از تابش الکترومغناطیسی، فوتون می گویند
.

به کوچکترین واحد
یک کمیت یا کوچکترین بخش هر چیزی، کوانتوم گفته می شود. پس یک کوانتوم از انرژی الکترومغناطیسی
را یک فوتون نام گذاری می کنند که با سرعت نور منتشر می شود
.

در ارتباطات کوانتومی،
اطلاعاتی که باید مخابره شود روی فوتون ها سوار می شود و سپس در فضای آزاد ویا فیبر
نوری با ضریب اتلاف اطلاعات پایین، انتقال می یابد. در مخابرات کوانتومی از فوتون های
در هم تنیده بهره گرفته می شود که منجر به افزایش سرعت، امنیت و ظرفیت انتقال داده
ها می شود. در مخابرات کلاسیکی ما با اتلاف اطلاعات و همچنین عدم امنیت در ارتباطات
مواجه می شویم، اما در مخابرات کوانتومی می توان با استفاده از فوتون ها در پدیده فرابرد
کوانتومی، اتلاف اطلاعات و امنیت ارتباطات را بهینه سازی نماییم. در انتقال اطلاعات
کوانتومی، به جای بیت ها از کیوبیت ها استفاده می شود .کیوبیتواحد پایه پردزاش کوانتومی
و رمز نگاری کوانتومی است
.

جهان آینده ، جهان
فناوری های پیشرفته کوانتومی خواهد بود

با ورود جامعه بشری
به هزاره سوم میلادی رویکرد کشورهای پیشرفته در مسیر فناوریهای جدیددستخوش تغییرات
بنیادین شده است. توسعه خیره کننده فناوریهای نوین ضرورت بازنگری در علوم وفنون جدید
را اهمیتی دوچندان کرده است. ورود و ظهور این دگرگونیها تحولات زیادی را در کشورها
به دنبال داشته به طوری که در زمینههای سلامت، امنیت، ارتباطات، محاسبات، علوم زیستی
و … درخصوص کاربردهای کوآنتوم کار شده است. بسیاری از شرکتهای توسعه یافته سرمایه
گذاریهای زیادی را درفناوریهای جدید به ویژه کوآنتومی داشته اند و ساخت حسگرهای مختلفی
را در برنامه تولید خود قرار داده اند. از این رو سازمان انرژی اتمی برنامه جدیدی در
حوزه فناوریهای کوآنتومی را در دستور کار خود قرارداده است
.

منظور از فناوری های
کوانتومی چیست؟

فناوری های کوانتومی
، فناوری هایی هستند که از ویژگی های موجود در در سطح کوانتومی (مقیاس ذرات بنیادی
مانند الکترون ها و فوتون ها) استفاده می کنند. فناوری های کوانتومی در بسیاری از اکتشافات
و اختراعات قرن اخیر نقشی کلیدی ایفاء می کنند. از جمله حوزه های کاربردی فناوری کوانتومی
می توان به حوزه ارتباطات، حسگرها و زیست شناسی کوانتومی اشاره نمود
.

چه فناوری هایی نسل
اولی و چه فناوری هایی نسل دومی هستند؟

می توان به محصولاتی
همچون لیزرها، ساعت های اتمی، موقعیت یاب های ماهواره ای و به صورت خاص در زمینه الکترونیک،
به رایانه ها، ارتباطات اینترنتی و تلفن همراه اشاره نمود. این فناوری ها به اولین
نسل فناوری کوانتومی موسوم است. نسل دوم فناوری های کوانتومی از پدیدههای کوانتومی
همچون برهم نهی و درهم تنیدگی سرچشمه می گیرد، که کاربردهای متحولکنندهای را از محصولات
زودبازده گرفته تا فناوری های جدیدی که برای توسعه و تحقیق به بیش از چند دهه نیازمندند،
در بر میگیرد ، پدیده درهم تنیدگیکوانتومی، ارتباط و برهمکنش سیستم هایی که دور از
یکدیگر قرار دارند را امکان پذیر می سازد
.

معرفی زیست شناسی
کوانتومی

زیست شناسی کوانتومی
از رشتههای نوظهور در حوزه مطالعات مکانیک کوانتومی است که طی دهه گذشته مطالعات وسیعی
را به خود اختصاص داده است. ساختار شیمیایی سامانههای زیستی از مولکولهای پیچیده در
ابعاد نانو و زیرنانومتری شکل گرفته است. همانطور که میدانیم فیزیک کوانتوم بیشتر با
پدیدههای میکروسکوپی همچون الکترون، فوتون و اتمها سر و کار دارد. با توجه به نزدیکی
ابعاد و مقیاسهای دو علم زیستشناسی و فیزیک کوانتومی، به نظر میرسد که مکانیک کوانتومی
در توصیف رفتار سامانههای زیستی

باید نقش داشته باشد.

خبر جدید  نمایشگاه نقاشی (عضو انجمن مریم امینیان) نگارخانه هنر ایران 10 تا 16 بهمن 93

در سالهای اخیر، برخی
تحقیقات، دستآوردها و شواهد قوی و جدیدی در این حوزه وجود دارند که نشان میدهد قوانین
مکانیک کوانتومی نقش مهمی در توصیف و توجیه برخی پدیدههای زیستی بازی میکنند. این موضوع
امیدهایی را برای موفقیت این رهیافت ایجاد کرده است که در ادامه به برخی از این پدیدهها
اشاره میشود
.

۱٫ انتقال انرژی با بازدهی بالا در فرآیند فوتوسنتز:
همدوسی و درهمتنیدگی

کوانتومی

۲٫ اثرات کوانتومی در مغز

۳٫ مسیریابی اسپینی و مغناطیسی پرندگان مهاجر و مکانیک
کوانتومی

۴٫ حس تک فوتون توسط چشم انسان

۵٫ هک کردن زیستشناسی انسان

DNA 6. اثرات کوانتومی در

معرفی حوزه شبیه سازی

حوزه شبیه سازی کوانتومی
به دو بخش شبیه سازی آزمایشگاهی و شبیه سازی کامپیوتری تقسیم می شود.در شبیه سازی آزمایشگاهی
کوانتومی، از سیستم های کوانتومی که قابلیت کنترل پذیری دارند برای بازتولید رفتار
سیستم های کوانتومی غیرقابل دسترس که بررسی آن ها در آزمایشگاه دشوار است استفاده می
شود. معمولا شبیه سازی این موارد برای رایانه های کلاسیک استاندارد ناکارآمد است. به
طور کلی، شبیه-سازی کلاسیکی سیستم های کوانتومی نیازمند منابع زیادی است که با بزرگ
شدن اندازه سیستم افزایش پیدا می کند
.

به طور کلی هدف از
شبیه سازی کوانتومی عبارت است از: شناسایی مدل های جالب و مهم که برای شبیه سازی های
کلاسیک به صورت محاسباتی دشوار هستند، توسعه ابزار اعتبارسنجی و تایید نتایج حاصل از
شبیه سازهای کوانتومی و همچنین طراحی چیدمان های آزمایشی و کاربردی با اندازه کافی
و در عین حال دارای تعداد درجه آزادی بالا برای کنترل پارامترهای کوانتومی آن است

معرفی حوزه حسگرها
و اندازه گیریهای کوانتومی

امروزه با پیشرفت
فناوری، امکان کنترل حالت های کوانتومی تک اتمی وجود دارد و این حالت های کنترل شده
کوانتومی، می تواند به عنوان حسگرهای کوانتومی استفاده شوند. با کمک فناوری کوانتومی
می توان حسگرهایی با بزرگی یک اتم جهت اندازه گیری های بسیار دقیق ، به دور از تداخل
های میدان های مغناطیسی و الکتریکی فراهم نمود. خواص این حسگر از خواص غیرکلاسیکی نور
(اپتیک کوانتومی) و درهمتنیدگی کوانتومی ناشی می شود. حالات نوری غیرکلاسیکی، روش های
تصویربرداری با وضوح فوق لعاده بالا را ممکن ساخته است که در فناوری حسگرهای جدید کاربرد
فراوان دارند
.

معرفی حوزه محاسبات
کوانتومی

محاسبات کوانتومی
که از اثرات کوانتومی برای سرعت بخشیدن به محاسبات خاصی بهره میبرد، میتواند برای ساخت
کامپیوترهای کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد. کامپیوتر کوانتومی بر مبنای استفاده
از بیش از۱۰۰ در یک فضای حالت محاسباتی با تعداد حالتهای پایه کوانتومی تا
صد کیوبیت کوانتومی عمل میکند. موضوع محاسبات کوانتومی
اولین بار با هدف شکستن کدهای رمزنگاری شده N حد ۲ پایهگذاری شد،
لذا هدف اولیه خدشهدار کردن امنیت دادهها بوده است
.
)>

خبر جدید  تجربه اروپا در توسعه استارت‌آپ‌ها

را (Extended Divincenzo Criteria) یک کامپیوتر کوانتومی باید
شرایط تعمیم یافته دیوین چنزو برآورده کند، یعنی باید وسیلهای باشد که بر روی مجموعهای
از کیوبیتهای قابل گسترش با ویژگیهای زیر عمل کند
:

کیوبیتها برای انجام
عملیات
(Long coherence time) زمان همدوسی به حد کافی زیاد
محاسباتی (شامل پردازش و کنترل اطلاعات تا اندازه گیری
(Initialization) قابلیت تنظیم کیوبیتها روی یک حالت اولیه قابلیت عملکرد گیتهای منطقی بر روی مجموعهای
از کیوبیتها

قابلیت اندازهگیری
حالت نهایی کیوبیتها
(Scalability)
قابلیت افزایش تعداد
کیوبیتها قابلیت تبدیل کیوبیتهای ایستا به کیوبیتهای متحرک و بالعکس برای ایجاد ارتباطات
قابلیت انتقال اطلاعات کد شده بر روی کیوبیتها
با ایمنی بالا پردازشگرهای کوانتومی امروزه توسط تعدادی از سیستمهای فیزیکی
قابل پیادهسازی هستند
.

پردازشگرهای کوانتومی که برپایه چنین کیوبیتهایی تاکنون ساخته شدهاند، قابلیت ارائه
کردن بسیاری از الگوریتمها وپروتکل های کوانتومی را دارند
.

توسعه یک کامپیوتر
کوانتومی بزرگ با ویژگیهای کامل، با چالش مقیاسپذیری مواجه میشود که بایدمتضمن یکپارچهسازی
تعداد زیادی از کیوبیتها و تصحیح خطاهای کوانتومی باشد. تلاشهای رو به فزون پایدار
در آزمایشگاههای علمی و شرکتهای بزرگ، به وضوح نشانگر این موضوع هستند که محاسبات کوانتومی
در مقیاسهای بزرگ بسیار چالش برانگیز، و در عینحال دستیابی به آن، هدفی بسیار ارزشمنداست.

معرفی حوزه ارتباطات
امن کوانتومی

رشد و گسترش روزافزون
شبکههای کامپیوتری، خصوصاً اینترنت باعث ایجاد تغییرات گسترده در نحوه زندگی و فعالیت
شغلی افراد، سازمانها و موسسات شدهاست. از این رو امنیت اطلاعات یکی از مسائل ضروری
و مهم در این چرخه است. با اتصال شبکه داخلی سازمانها به شبکه جهانی، دادههای سازمانها
در معرض دسترسی افراد و میزبانهای خارجی قرار میگیرد. اطمینان از عدم دستیابی افراد
غیر مجاز به اطلاعات حساس از مهمترین چالشهای امنیتی در رابطه با توزیع اطلاعات در
اینترنت است. راه حلهای مختلفی نظیر محدود کردن استفاده از اینترنت، رمزنگاری دادهها
واستفاده از ابزار امنیتی برای میزبانهای داخلی و برقراری امنیت شبکه داخلی ارایه شدهاست.
یکی از متداولترین روشهای حفاظت اطلاعات، رمز نمودن آنها است. دستیابی به اطلاعات رمز
شده برای افراد غیر مجاز امکان پذیر نبوده و صرفاً افرادی که دارای کلید رمز میباشند،
قادر به بازنمودن رمز و استفاده از اطلاعات هستند
.

رمز نمودن اطلاعات
مبتنی بر علوم رمز نگاری است. استفاده از علم رمز نگاری دارای یک سابقه طولانی و تاریخی
میباشد. قبل از عصر اطلاعات، بیشترین کاربران رمزنگاری اطلاعات، دولتها و مخصوصاً کاربران
نظامی بودهاند. امروزه اغلب روشها و مدلهای رمزنگاری اطلاعات در رابطه با کامپیوتر
به خدمت گرفته میشود. کشف و تشخیص اطلاعاتی که بصورت معمولی در کامپیوترذخیره و فاقد
هر گونه روش علمی رمزنگاری باشند، به راحتی و بدون نیاز به تخصصی خاص انجام خواهد یافت.
از اینرو رمزنگاری دادهها با توجه به پیشرفتهای اخیر تحول یافته و الگوریتمهای نوینی
به همین منظور طراحی گردیده است. برخلاف رمزنگاری کلاسیک، که امروزه برای ارسال دادههای
امن از آن استفاده میشود و امنیت آن وابسته به میزان دشواری حل مسائل ریاضی مانند تجزیهی
آن به عوامل اول اعداد بسیار بزرگ میباشد، بیشتر طرحهای رمزنگاری کوانتومی کلیدهای
رمزنگاری را از دادهها جدا نگه میدارند
.

اروپا چه وضعیتی دارد؟

سرمایه گذاری مستمر
توسط کشورهای عضو و کمیسیون اروپا در بیش از دو دهه گذشته، اروپا را در یک موقعیت توانمند
قرار داده است. در ۱۵ سال گذشته کمیسیون اروپا ۳۵۰ میلیون یورو در فناوری های کوانتومی
و علوم اطلاعات کوانتومی هزینه کرده است. کسب دستاوردهایی مانند جایزه نوبل و برتری
در تعداد مقالات و کیفیت آن ها علی رغم پایین بودن تعداد ثبت اختراعات، باعث شده تا
بر روی تجاری سازی و توسعه کاربردهای فناوری های کوانتومی تلاش شود. به منظور شتاب
بخشیدن به توسعه فناوری های کوانتومی و

تولید محصولات تجاری
برای بازارهای عمومی و خصوصی، یک برنامه بلندمدّت، مرکّب از آموزش، علم، مهندسی و نوآوری
در سراسر اروپا برای شکوفایی کامل ظرفیت های فناوری های کوانتومی در نظرگرفته شده است.
این برنامه فراگیر اروپا، تیمهای تحقیقاتی و بازیگران صنعت مربوطه را در قالب یک نقشه
ی راه با مجموعه ی اهداف مشترک، در نظر می گیرد، بهنحوی که پژوهش های فناوری کوانتومی
بلندمدّت، با سرمایه- گذاری های مکمل در برنامه های کوتاه مدّت، هماهنگی و تعادل داشته
باشد
.

خبر جدید  ساخت دستگاه PCR با یک دهم قیمت نمونه خارجی در ایران

ایران چه فعالیتی
در این حوزه شروع کرده است و وضعیت فعلی جمهوری اسلامی ایران چگونه است؟

نخستین دستاورد پژوهشگران
ایرانی در بستر فناوری کوانتوم با هدف ایجاد امکان ارتباطات رمزگذاری شده و امن، در
مرکز علوم و فنون لیزر ایران رونمایی شد
.

با رونمایی از این
دستاورد دانشمندان هسته ای کشور و استفاده از فوتونهای در همتنیده در فناوری کوانتوم
امکان ایجاد ارتباطات رمزنگاری شده فراهم شده است
.

با دستیابی به این
فناوری همچنین امکان ارسال اطلاعات رمزنگاری شده و ساخت رادارهای فوق پیشرفته و دستگاههای
مخابراتی امن فراهم میشود

در مراسم رونمایی
از این دستاورد ملی با بیان اینکه یکی از فناوریهایی که دنیا اخیرا به ” علی اکبر
صالحی ” آن توجه کرده، فناوری کوانتوم است و در سالهای ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ اروپاییها
نقشه راه این فناوری را تدوین کردند، خاطرنشان کرد: جمهوری اسلامی ایران نخستین کشور
اسلامی است که توانسته به این فناوری دست یابد
.

رییس سازمان انرژی
اتمی ادامه داد: فناوری کوانتوم از پدیده هایی است که در سطح اتم و زیراتم اتفاق میافتد
و این پدیده با برداشتهای امروز ما از مسائل طبیعی ناسازگار است. برای مثال به طور
طبیعی ما انتظار داریم اگر سنگی در چاه افتاده است، بیرون نیاید اما در حوزه کوانتوم
انتظار داریم که این سنگ بیرون بیاید
.

معاون رییس جمهوری
یادآور شد: کلید ورود به این فناوری این است که ذرات ریز اتمی مثل الکترونها و فوتونها
را از هم جدا میکنیم و فاصله ذرات هر چقدر باشد، هر اتفاقی بر روی یک ذره بیافتد، ذره
دیگر در همان لحظه متوجه آن اتفاق میشود
.

صالحی گفت: بنابراین
انتقال اطلاعات بین ذرات در زمانی صفر اتفاق میافتد، در صورتی که به طور معمول این
فاصله باید با سرعت نور رخ دهد
.

به گفته اتمی برای
ورود به این حوزه باید الکترونها و فوتونها را از یکدیگر جدا کرده واز آن بهرهبرداری
کنیم و کلید این فناوری جداسازی ذرات است
.

به گفته صالحی، چینیها
در استفاده از این تکنولوژی نخستین ماهواره را پرتاب کرده و توانستند در فاصله۶۰۰ مایلی
در هم تنیدگی را انجام دهند
.

رییس سازمان انرژی
اتمی کاربرد دیگر این تکنولوژی را در حوزه حسگرها عنوان کرد و اظهار داشت: هرکشوری
که بتواند در زمینه اندازه گیری دقیقتر عمل کند پیشرفت بیشتری دارد. برای مثال اگر
جاذبه زمین با دقت اندازه گیری شود عملیات اکتشاف راحت تر انجام می شود
.

به گفته صالحی کاربرد
دیگر این تکنولوژی در حوزه شبیه سازی است به طوری که میتوان اغلب پدیده های فیزیکی را
شبیه سازی کرد. وی ضمن قدردانی از متخصصان صنعت هسته ای، اظهار داشت: متخصصان سازمان
توانستند نخستین آزمایشگاه در هم تنیدگی را ایجاد و فوتونها را از هم جدا کنند و جمهوری
اسلامی ایران نخستین کشوری اسلامی و شاید نخستین کشور در حال توسعه است که توانسته
این کار را انجام دهد
.

شعارسال، با اندکی
تلخیص و اضافات بر گرفته از خبرگزاری علم وفناوری ، تاریخ
انتشار: ۱۷ مرداد ۱۳۹۷ ، کدخبر
: ۶۸۱۸۷،www.stnews.ir

آخرین اخبار انجمن های علمی

اخبار ویژه

آرشیو

پربازدید

بایگانی شمسی

آمار بازدید وبسایت

  • 0
  • 1,292
  • 25
  • 1,669
  • 69
  • 10,569
  • 37,250
  • 136,857
  • 297,149
  • 70,547
  • 15,214
  • 11,970
  • 1
  • مهر ۲۳, ۱۳۹۸