تشریح توانمندی ایران در فناوری کوانتوم از زبان علی اکبر صالحی

به گزارش روابط عمومی سازمان انرژی اتمی، سومین آزمایش انتقال امن کوانتومی فوتون‌ها از سازمان انرژی اتمی ایران تا برج میلاد با حضور علی‌اکبر صالحی معاون رئیس‌ جمهور و رئیس سازمان انرژی اتمی، امیر سرتیپ امیر حاتمی وزیر دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح، محمدجواد آذری ‌جهرمی وزیر ارتباطات و فناوری اطلاعات و سورنا ستاری معاون علمی و فناوری رئیس‌جمهور، در آستانه دهه مبارک فجر در برج میلاد رونمایی شد.

این آزمایش با تجهیزات پیشرفته و به همت متخصصان و پژوهشگران مرکز فناوری‌های کوانتومی سازمان انرژی اتمی ایران انجام شد. در این روش انتقال با برقراری ارتباط کوانتومی مبتنی بر درهم‌تنیدگی، پیام‌ها به شیوه‌ای امن رمزگذاری و انتقال اطلاعات در مسیر مشخص ‌شده بین دو نقطه مورد نظر انجام می‌شود. سپس پیام مورد نظر توسط کلید کوانتومی رمزگذاری، به مقصد ارسال و در آنجا مجدداً به کمک کلید کوانتومی که به دلیل بهره‌گیری از درهم‌تنیدگی کوانتومی قابل کپی‌برداری و هک نیست، رمزگشایی می‌شود.

آزمایش انتقال امن کوانتومی فوتون‌ها تاکنون در ۳ فاز: آزمایشگاهی در فاصله ۲ متری، مابین دو ساختمان به مسافت ۳۰۰ متر و اخیراً بین ساختمان مرکز فناوری‌های کوانتومی ایران تا تراز ۳۰۰ متری برج میلاد به مسافت ۱۶۵۰ متر انجام‌شده است.

این دستاوردها به ‌عنوان بخشی از زیرساخت مورد نیاز و گامی به‌سوی ماهواره کوانتومی، رادار/لیدارکوانتومی و شبکه‌های کوانتومی تلقی می‌شود.

فعالیت‌های عملیاتی مرکز فناوری‌های کوانتومی ایران، به‌عنوان متولی و پیشرو و تنها مرکز آزمایشگاهی موجود در کشور، از سال ۱۳۹۷ در ۴ حوزه اصلی فناوری‌های کوانتومی (مترولوژی و حسگری کوانتومی؛ مخابرات کوانتومی؛ شبیه‌سازی آنالوگ و دیجیتال کوانتومی؛ رایانش و محاسبات کوانتومی) تعریف ‌شده و در حال اجرا است که می‌توان به رادار کوانتومی و تصویربرداری کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی در فضای آزاد و در بستر فیبر نوری، اندازه‌گیری کوانتومی کمیت‌های مختلف فیزیکی، ساعت اتمی، مغناطیس سنجی کوانتومی، نقشه کوانتومی مغز، ژیروسکوپ و مسیریاب کوانتومی و تولید چشمه‌های درهم‌تنیده مجتمع در بستر موج‌بر نیز اشاره کرد.

علی اکبر صالحی امشب در این مراسم اظهار داشت: فناوری کوانتومی، فناوری بسیار مهمی است که نقشه راه آن در کشورهای پیشرفته صنعتی از اوایل قرن ۲۱ آغاز شده و در دهه اخیر دنیا به‌صورت جدی به این عرصه ورود کرده است. مباحث نظری به ۸۰ سال پیش بازمی‌گردد و اواخر دهه ۹۰ میلادی بود که کشورهای غربی در سطح آزمایشگاهی و سخت‌افزاری به این حوزه وارد شدند. ما نیز از سال ۱۳۹۵ کار عملی را در سازمان انرژی اتمی ایران آغاز کردیم. یکی از مسئولیت‌های عمده ما رصد تحولات علمی در جهان است تا فناوری‌هایی که برای کشور مهم است را در اولویت کار خود قرار دهیم و وارد این حوزه‌ها شویم.

رئیس سازمان انرژی اتمی ایران در خصوص نحوه کار این فناوری گفت: روش کار در این فناوری به این شکل است که ابتدا فوتون‌های درهم‌تنیده را تولید کرده و یک جفت فوتون را از هم جدا می‌کنیم و به مقصد موردنظر می‌فرستیم. هر اتفاقی برای فوتون باقی‌مانده در مبدأ ایجاد شود، فوتونی که در مقصد قرار دارد از آن متأثر است. ازنظر انیشتین این اتفاقی خارق‌العاده است و باوجودی که با محاسبات ریاضی می‌توان این پدیده را نشان داد ولی هنوز ازنظر مفهومی نمی‌توان این پدیده را به‌راحتی درک کرد و می‌توان گفت، این رویداد عجیب و اسرارآمیز یکی از آیات الهی است.

معاون رئیس‌جمهور در خصوص روند پیشرفت این پروژه افزود: بنده در سال ۱۳۹۵ پس از مطالعه کتابی در این حوزه، به پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای دستور دادم تا روی این فناوری کار کنند. در سال ۱۳۹۷ پس از ۲ سال تلاش شبانه‌روزی و کار سخت، اولین فوتون‌های درهم‌تنیده در مرکز ملی علوم و فنون لیزر ایران تولید شد. این کار به لطف همکاران جوان، متخصص، غیور و دانش‌آموخته داخلی ما که از لحاظ علمی و اعتقادی انسان‌های وارسته‌ای هستند به ثمر رسید.

وی ادامه داد: ما تصمیم گرفتیم این آزمایش را در فواصل دورتر نیز انجام دهیم. هرچقدر فاصله دورتر شود، استفاده از این فناوری هم معنای بیشتری پیدا می‌کند. در سال ۱۳۹۸ در فاصله ۲ متری این فعالیت را انجام دادیم با این تفاوت که نرخ تولید فوتون‌ها را افزایش دادیم و توانستیم چند میلیون جفت فوتون درهم‌تنیده تولید کنیم درحالی‌که در سال ۱۳۹۷ موفق به تولید چندصد فوتون شده بودیم. در خرداد ۱۳۹۹ در فاصله ۳۰۰ متری در سازمان انرژی اتمی و با نرخ بالا این پروژه را آزمایش کردیم. توانستیم ۱۱۷ بیت در ثانیه کلید کوانتومی تولید کنیم. در آنجا مجدداً به کمک کلید کوانتومی که به دلیل بهره‌گیری از درهم‌تنیدگی کوانتومی قابل کپی‌برداری و هک نمی‌باشد، پیام رمزگشایی می‌شود.

صالحی در خصوص نرخ بالای فوتون‌ها این‌گونه توضیح داد: برخی فوتون‌ها در حین آزمایش و در مواجه با هوا ازبین می‌روند. فوتون‌ها جذب هوا می‌شوند و هرچه ارتفاع بیشتر می‌شود هوا رقیق‌تر شده و امکان جذب فوتون‌ها نیز کمتر می‌شود. به‌عنوان‌مثال باید میلیون‌ها فوتون در ثانیه تولید شود تا تبدیل به ۱۱۷ بیت در ثانیه کلید کوانتومی شود.

رئیس سازمان انرژی اتمی درباره آینده این فناوری در کشور گفت: مرحله بعدی این پروژه بین برج آزادی و برج میلاد است که حدود ۷ کیلومتر فاصله دارد و انشاالله تابستان سال آینده انجام می‌شود. مراحل بعدی انتقال اطلاعات نیز در ارتفاعات بالاتر و فواصل بیشتر توسط پهپاد و بالن خواهد بود و سپس آماده می‌شویم تا این تجهیزات را سوار ماهواره کنیم.

معاون رئیس‌جمهور با اشاره به روش‌های انتقال اطلاعات در این فناوری گفت: فوتون‌ها را از طریق فیبر نوری نیز می‌توان انتقال داد. امیدواریم ظرف ۱ الی ۲ سال آینده بتوانیم از طریق فیبر نوری از سازمان انرژی اتمی ایران در تهران به سایت شهید علی‌محمدی در فردو انتقال داشته باشیم. اگر بتوانیم ۹۰ الی ۱۰۰ بیت در ثانیه در این فاصله انتقال دهیم قادر خواهیم بود ارتباطات بین این دو سایت را بصورت کوانتومی رمزگذاری نماییم.

صالحی در مورد حوزه‌هایی که این فناوری کاربرد دارد افزود: به‌طورکلی هر کجا که نیاز به انتقال اطلاعات به‌صورت رمزدار باشد این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرد. ازجمله این حوزه‌ها می‌توان به مخابرات، دفاعی، ارتباطات بانکی، پزشکی، کامپیوتر، تصویربرداری، هوش مصنوعی، حسگرها، ساعت اتمی، رادار، بیولوژی و زیست‌شناسی و... اشاره کرد.

رئیس سازمان انرژی اتمی از راه‌اندازی رشته دانشگاهی فناوری کوانتوم با همکاری چند دانشگاه طراز اول کشور خبر داد و گفت: در حال تدوین مطالب عملی و کتب درسی در این حوزه از دبیرستان تا دانشگاه و تحصیلات تکمیلی هستیم. با چند دانشگاه قرارداد بستیم و امکانات، بودجه و سیلابس درسی را در اختیار آنها قرار دادیم تا در این رشته دانشجو بگیرند.

معاون رئیس‌جمهور در رابطه با تجاری‌سازی این فناوری گفت: به بحث تجاری‌سازی ورود نمی‌کنیم ولی با وزارت دفاع، معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری و وزارت ارتباطات قراردادهایی بستیم تا فناوری را به آنها انتقال دهیم و کار تجاری‌سازی با آنها می‌باشد.

صالحی در خصوص کشورهایی که از این فناوری استفاده می‌کنند تأکید کرد: در غرب آسیا نیز تاکنون کشوری این آزمایش را انجام نداده است. در دنیا کشورهای معدودی مانند اتریش، آمریکا، چین، روسیه، هند، انگلیس، اتحادیه اروپا و کانادا موفق به انجام فعالیت در این حوزه شده‌اند و سرمایه گذاری عظیمی در فناوری‌های کوانتومی شده است.