🔸The Quantum Age🔸

🔹 قسمت چهارم: اندازه‌گیری کوانتومی (Quantum Measurement)

🌐تا اینجا دیدیم کیوبیت چطور در برهم‌نهی قرار می‌گیره، چطور چند کیوبیت با هم درهم‌تنیده می‌شن و چطور با استفاده از گیت‌ها می‌تونیم مدارهای کوانتومی بسازیم.
اما یک سؤال اساسی هنوز باقیه: چطور از این سیستم نتیجه می‌گیریم؟

💡 توی قسمت چهارم سری The Quantum Age قراره با «اندازه‌گیری کوانتومی» آشنا بشیم؛ فرآیندی که در دنیای کوانتومی نه‌تنها اطلاعات رو آشکار می‌کنه، بلکه *خودش بخشی از داستانه و حالت سیستم رو تغییر می‌ده.


🔍 اندازه‌گیری دقیقاً چیه؟
در دنیای کلاسیک، اندازه‌گیری کاری ساده‌ست: به یک بیت نگاه می‌کنیم و می‌بینیم 0 است یا 1.
اما در دنیای کوانتومی، کیوبیت در حالت کلی به شکل زیره:

|ψ> = α|0> + β|1>

با این شرط که

|α|² + |β|² = |1|

وقتی اندازه‌گیری می‌کنیم:
- نتیجه ۰ با احتمال α|²| به دست میاد.
- نتیجه ۱ با احتمال ²|β| به دست میاد.

و مهم‌تر اینکه بعد از اندازه‌گیری، سیستم فوراً روی همون حالت فرو می‌پاشه (Collapse).
یعنی اگه نتیجه 0 دیده بشه، کیوبیت دقیقاً تبدیل می‌شه به |0>
و دیگه خبری از ترکیب |ψ> اولیه نیست.


⁉️چرا اندازه‌گیری اهمیت داره؟
چون تا قبل از اندازه‌گیری، تمام محاسبات کوانتومی روی «احتمال‌ها» و «دامنه‌ها» انجام می‌شن.
اما در نهایت خروجی نهایی ما فقط یک نتیجه‌ی کلاسیکه مثلاً 0 یا 1.

تمام هنر طراحی الگوریتم کوانتومی اینه که:
مسیرهای احتمالیِ منتهی به جواب درست رو تقویت، و مسیرهای منتهی به جواب‌های اشتباه رو تضعیف کنه؛
تا در لحظه‌ی اندازه‌گیری، بیشترین احتمالِ دیده شدنِ جواب درست وجود داشته باشه.


❗️ اندازه‌گیری فقط یک بار نیست!
در بسیاری از الگوریتم‌ها (مثلاً Grover)، یک بار اندازه‌گیری کافی نیست و باید چندین بار اجرای مدار و اندازه‌گیری انجام بشه تا با تحلیل آماری به جواب برسیم.
این رفتار کاملاً با دنیای کلاسیک فرق داره.


🎛 اندازه‌گیری در سیستم‌های چندکیوبیتی
وقتی با چند کیوبیت درهم‌تنیده سر و کار داریم، اندازه‌گیری یکی از کیوبیت‌ها می‌تونه کل حالت سیستم رو تغییر بده.

مثلاً اگر حالت زیر رو داشته باشیم:

(|00> + |11>) / √2

و کیوبیت اول رو اندازه‌گیری کنیم و نتیجه مثلاً 1 بشه، کل حالت فوراً به |11> تبدیل می‌شه.
این همون رفتار غیرمحلی و عجیب در دنیای کوانتومه.

✅ پس اندازه‌گیری کوانتومی فقط «خواندن خروجی» نیست؛ بلکه یکی از بنیادی‌ترین بخش‌های فیزیک کوانتومه.همون جایی که دنیای احتمال‌ها تبدیل به یک نتیجه‌ی مشخص می‌شه و یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های محاسبات کوانتومی و کلاسیک رو رقم می‌زنه.


#TheQuantumAge
@QUSTmedia‌

🌌اخبار کوانتومی

🔹حسگر کوانتومی جدید با مقاومت بالا در برابر نویز

پژوهشگران یک حسگر کوانتومی نوین ساخته‌اند که با استفاده از سه یون کلسیم به‌دام‌افتاده در میدان‌های الکتریکی، می‌تواند تغییرات بسیار کوچک فیزیکی را با دقت بالا اندازه‌گیری کند. مسئله همیشگی حسگرهای کوانتومی تأثیرپذیری زیاد آن‌ها از نویز محیط است، اما این روش جدید توانسته پایداری حسگر را به‌طور چشمگیری افزایش دهد.


🔬روش و نوآوری:
در این مطالعه، سه یون در یک تله یونی نگه داشته شدند و در قالب یک «حالت کوانتومی جمعی» به هم کوپل شدند. این حالت به‌گونه‌ای طراحی شده که نویز محیطی را خنثی می‌کند، در حالی‌که سیگنال واقعی حفظ و تقویت می‌شود. همین رویکرد باعث می‌شود حسگر پایداری زمانی بیشتری نسبت به حسگرهای تک‌یونی داشته باشد.


📊نتایج اصلی:
این ساختار چندیونی توانست حساسیت و پایداری حسگر را تا چند برابر بهبود دهد و مقاومت آن را در برابر اختلالات محیطی افزایش دهد. عملکرد ثبت‌شده نشان می‌دهد که این روش می‌تواند دقت حسگرهای کوانتومی موجود را به‌طور قابل توجهی ارتقا دهد.


🚀اهمیت و کاربردها:
این پیشرفت، مسیر دستیابی به حسگرهای کوانتومی قابل‌اعتماد و صنعتی را هموار می‌کند. کاربردهای بالقوه شامل ساعت‌های اتمی دقیق‌تر، ناوبری کوانتومی، آشکارسازی امواج گرانشی و تصویربرداری از میدان‌های مغناطیسی بسیار ضعیف است. این موفقیت نشان می‌دهد که بهره‌گیری از چند یون می‌تواند نسل جدیدی از حسگرهای کوانتومی مقاوم در برابر نویز را شکل دهد.


🔗لینک به منبع

#Qnews
@QUSTmedia

🔹کاربرد کوانتوم در مهندسی مواد و متالورژی

فیزیک کوانتوم در مهندسی مواد و متالورژی نقش بسیار بنیادی و مهمی پیدا کرده است ، چون رفتار اتم‌ها و الکترون‌ها در مواد مستقیماً با قوانین کوانتوم توصیف می شود .
علم مواد بر پایهٔ درک ساختار اتمی و رفتار الکترون‌های مواد بنا شده است. از آنجایی که این رفتارها را نمی‌شود با فیزیک کلاسیک توضیح داد، مکانیک کوانتومی ابزار اصلی برای مدل‌سازی، پیش‌بینی و طراحی مواد نوین محسوب می‌شود.


🔻مدل‌سازی الکترونی و پیش‌بینی خواص مواد
در سطح اتمی، تعیین رفتار الکترون‌ها در یک شبکه بلوری را با استفاده از معادله شرودینگر می‌توان انجام داد.
کاربردها:
- پیش‌بینی رسانایی الکتریکی، مغناطیس‌پذیری و ویژگی‌های نوری مواد.
- طراحی و بهینه‌سازی نیمه‌هادی‌ها،ابررساناها و مواد مغناطیسی.
- استفاده از روش‌هایی مثل DFT ( Dentisty Functional Theory)برای مطالعه ساختار نوترکیب مواد.


🔻 طراحی مواد پیشرفته با شبیه‌سازی کوانتومی
با کمک روش‌های کوانتومی در شبیه‌سازی مواد می‌توان ساختار ایده‌آل آلیاژها را بدون نیاز به تولید فیزیکی پیش‌بینی کرد ، اثر آلودگی‌ها (impurities) یا نقص‌های شبکه‌ای بر خواص مکانیکی را تحلیل نمود. همچنین طراحی مواد با استحکام بالا و وزن پایین برای صنایع هوافضا و انرژی امکان‌پذیر می‌شود.


🔻 مطالعه پدیده‌های کوانتومی در فلزات و نیمه‌رساناها در متالورژی
رفتار الکترون آزاد در فلزات با مدل‌های کوانتومی فِرمی توضیح داده می‌شود؛ این به فهم پدیده‌هایی مانند رسانایی حرارتی و الکتریکی کمک می‌کند.
در نیمه‌رساناها، نظریه نوار انرژی (Band Theory) که از مکانیک کوانتومی ناشی شده، کلید طراحی ترانزیستورها و سلول‌های خورشیدی است.
مواد جدید مانند گرافن و نانو‌مواد دوبعدی با خواص عجیب کوانتومی (مثل اثر تونلی و کوانتوم هال) در همین راستا توسعه یافته‌اند.


🔻 متالورژی نانوساختار و کوانتومی در مقیاس نانو
-رفتار اتم‌ها به شدت تحت تأثیر اثرات کوانتومی اندازه ، قرار دارد.
نانوسیم‌ها، نقاط کوانتومی (Quantum Dots)، و پوشش‌های نانویی با خواص منحصربه‌فردی تولید می‌شوند که در مواد مهندسی کلاسیک دیده نمی‌شوند.
این ویژگی‌ها برای بهبود مقاومت خوردگی، سختی، و پایداری حرارتی کاربرد دارند.


🔻 مکانیک کوانتومی نقش مهمی در کاربرد ذخیره و تبدیل انرژی دارد
به عنوان مثال طراحی کاتالیست‌های پیشرفته برای واکنش‌های شیمیایی (مثلاً در پیل‌های سوختی) و توسعه الکترودها و الکترولیت‌های کوانتومی در باتری‌های حالت جامد
و همچنین کنترل انتقال الکترون برای افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی و فوتوکاتالیست‌ها .

در آینده فیزیک کوانتومی می‌تواند منجر به پیشرفت‌هایی نظیر:
- طراحی مواد با کمک هوش مصنوعی + شبیه‌سازی کوانتومی
- مواد کوانتومی با خاصیت حافظه مغناطیسی یا انتقال بدون اتلاف
- استفاده از رایانه‌های کوانتومی برای تسریع محاسبات ساختاری و ترمودینامیکی در علم مواد


#QuantumForAll
@QUSTmedia

🔸 The Quantum Dawn 🔸

🔹 قسمت چهارم : از فرض پلانک تا درهم‌شکستن فیزیک کلاسیک

⚛️ در این قسمت از "The Quantum Dawn" به بررسی مجموعه‌ای از پیشرفت‌های تجربی و نظری می‌پردازیم که زمینه ساز فروپاشی چارچوب فیزیک کلاسیک شدند و شرایط را برای شکل‌گیری مکانیک کوانتومی فراهم کردند.

☢️ رادیواکتیویته و کشف هسته اتم
کشف رادیواکتیویته توسط بکرل و تحقیقات ارزنده ماری کوری نشان داد که اتم‌ها می‌توانند به‌طور خودبه‌خودی تابش کنند. این پدیده پرسش‌هایی متعدد و بنیادی درباره ساختار اتم ایجاد کرد.

در ادامه رادرفورد با تحلیل تابش‌های رادیواکتیو توانست سه نوع تابش را طبقه‌بندی کند:
🟢 آلفا
🟡 بتا
🔴 گاما

رادرفورد با آزمایش پراکندگی ذرات آلفا در گذر از ورقه طلای نازک نشان داد که بار مثبت و عمده جرم اتم در حجمی بسیار کوچک و متمرکز قرار دارد؛ این آزمایش و نتیجه آن مدل کیک کشمشی تامسون را رد کرد و مفهوم هسته در اتم را معرفی کرد.

همچنین رادرفورد با تحلیل زاویه‌های پراکندگی، فرمولی برای پراکندگی ذرات آلفا ارائه داد:

θ ≈ (2 Z e²) / (4 π ε₀ m v² b)
• θ : زاویه پراکندگی
• Z : عدد اتمی (بار هسته)
• e : بار الکترون
• ε₀ : ثابت دی‌الکتریک خلأ
• m : جرم ذره آلفا
• v : سرعت اولیه ذره آلفا
• b : پارامتر برخورد

🌀 مدل بور و کوانتش انرژی الکترون‌ها در اتم
نیلز بور در سال 1913 با ترکیب نتایج آزمایش رادرفورد و فرض کوانتومی پلانک، مدلی برای اتم هیدروژن ارائه داد. او فرض کرد که تکانه زاویه‌ای الکترون‌ها تنها می‌تواند مقادیر گسسته‌ای داشته باشد و این شرط باعث شد الکترون‌ها در مدارهای مشخص و با انرژی های کوانتیده مختص به آن مدار جایگزیده شوند. این مدل توانست طیف نشری هیدروژن و یون های آن را با دقتی بالا، با موفقیت توجیه کند. این مدل نقطه عطفی در گذار از فیزیک کلاسیک به فیزیک کوانتوم بود.
در مدل بور انرژی مدار های الکترونی در اتم هیدروژن به این صورت بیان شد :

Eₙ = - (m e⁴) / (2 ħ² n²)
• m : جرم الکترون
• e : بار الکترون
• ħ : ثابت پلانک کاهش‌یافته (h / 2π)
• n : عدد کوانتومی اصلی (1, 2, 3, …)

💡اثر فوتوالکتریک و نقش انیشتین
انیشتین با بررسی پدیده فوتوالکتریک نشان داد که نور نمی‌تواند صرفاً به‌عنوان موج کلاسیک توضیح داده شود. زیرا در این پدیده، انرژی جنبشی الکترون‌های آزادشده تنها به فرکانس پرتو فرودی وابسته است و نه شدت و دامنه پرتو (پیش بینی کلاسیک).

اینشتین در سال 1905 با معرفی کوانتای نور، فوتون، توضیح داد که انرژی موج الکترومغناطیسی به صورت بسته‌ موج‌های گسسته منتقل می‌شود. در اثر فوتوالکتریک هر فوتون می‌تواند یک الکترون را آزاد کند اگر و تنها اگر انرژی آن فوتون از تابع کار فلز بیشتر باشد.
🔅تابع کار : حداقل انرژی لازم برای آزادسازی الکترون
فرمول انرژی جنبشی الکترون در اثر فوتوالکتریک:

Eₖ = h ν - φ
• Eₖ : انرژی جنبشی الکترون آزادشده
• h : ثابت پلانک
• ν : فرکانس تابش نور
• φ : تابع کار فلز

✅ نتیجه کلیدی این بررسی این بود که اگر انرژی پرتو فرودی کمتر از تابع باشد حتی اگر شدت تابش را افزایش دهیم الکترونی از فلز جدا نخواهد شد. به‌عبارتی دیگر شدت پرتو با تعداد فوتون‌های آن پرتو متناسب است و نه با انرژی فوتون‌های آن

❇️ این شواهد در کنار هم نشان دادند چگونه فیزیک کلاسیک در برابر شواهد تجربی شکست خورده و نظریه کوانتومی به‌عنوان تنها توجیه و رهیافت‌ معتبر این پدیده ها ظهور کرد.

#TheQuantumDawn
@QUSTmedia

🌌اخبار کوانتومی

​🔹 رونمایی از سامانه Helios: نقطه عطف جدید در محاسبات کوانتومی تجاری با بالاترین وفاداری ثبت‌شده

​شرکت Quantinuum در تاریخ ۵ نوامبر ۲۰۲۵، رسماً از سامانه پردازشی جدید خود با نام Helios پرده برداشت. این سامانه که نسخه تکامل‌یافته‌ای از معماری مدل H2 محسوب می‌شود، با دستیابی به رکوردهای جدید در وفاداری (Fidelity) گیت‌ها، گامی تعیین‌کننده در گذار از دوران NISQ به محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا برداشته است.


​⚙️ معماری سخت‌افزاری و گذار به یون‌های باریم
در طراحی Helios، یک تغییر استراتژیک در گونه‌ی یونی مورد استفاده رخ داده است: جایگزینی یون‌های ایتربیوم با یون‌های باریم.
این تغییر امکان کنترل کیوبیت‌ها با استفاده از لیزرهای نور مرئی را فراهم کرده است که منجر به کاهش هزینه، افزایش پایداری اپتیکی و از همه مهم‌تر، قابلیت تشخیص آنی نشت در سطح اتمی می‌شود.
معماری پایه سیستم همچنان بر مبنای فناوری QCCD (دستگاه جفت‌کننده بار کوانتومی) استوار است که با تعبیه یک «حلقه ذخیره‌سازی چرخشی» و اتصالات تقاطعی، امکان جابجایی فیزیکی یون‌ها و تحقق همبندی همه‌به‌همه (All-to-All Connectivity) را بدون نیاز به عملیات پرهزینه SWAP فراهم می‌کند.


​📊 شاخص‌های عملکردی و بنچ‌مارک‌ها
سامانه Helios با دارا بودن ۹۸ کیوبیت فیزیکی، به سطحی از دقت دست یافته است که در میان تمامی سیستم‌های تجاری کنونی بی‌رقیب است:
- ​وفاداری گیت تک‌کیوبیتی: 99.9975%
- ​وفاداری گیت دوکیوبیتی: 99.921%

​این سطح از دقت، امکان پیاده‌سازی کدهای اصلاح خطا را با کارایی بالا فراهم کرده است. در آزمون‌های اولیه، این سامانه با استفاده از کد Iceberg موفق به ایجاد ۹۴ کیوبیت منطقی شد که عملکردی فراتر از نقطه سربه‌سر را نشان دادند؛ بدین معنا که کیوبیت‌های منطقی رمزگذاری‌شده، نرخ خطای کمتری نسبت به اجزای فیزیکی سازنده خود داشتند.


​💻 اکوسیستم نرم‌افزاری و محاسبات هیبریدی
همزمان با سخت‌افزار، Quantinuum از یک پشته (Stack) نرم‌افزاری جدید رونمایی کرد که از زبان برنامه‌نویسی Guppy (مبتنی بر Python) بهره می‌برد. این اکوسیستم برای محاسبات هیبریدی آنی طراحی شده است، جایی که پردازش‌های کلاسیکی (مبتنی بر GPU) و کوانتومی به صورت پویا و در حین اجرای مدار با یکدیگر تعامل دارند.


​🔬 کاربردپذیری صنعتی
در فاز آزمایشی، نهادهایی نظیر JPMorgan Chase و SoftBank از این سامانه برای شبیه‌سازی مدل‌های پیچیده مالی و فیزیک مواد (ابررسانایی دمای بالا) بهره برده‌اند. طبق ادعای Quantinuum، شبیه‌سازی نتایج به‌دست‌آمده از Helios در بنچ‌مارک RCS گوگل، برای قدرتمندترین ابررایانه‌های کلاسیک از نظر ترمودینامیکی غیرممکن خواهد بود.


​🔗 لینک به منبع

​#Qnews
@QUSTmedia

📄 نبرد میلیاردی بر سر مسیر بهینه: لجستیک کوانتومی، مرز جدید رقابت صنعتی

🚀 از انبار تا مشتری: چگونه کوانتوم، مسیرهای اقتصادی را بازنویسی می‌کند؟

لجستیک، حمل و نقل و زنجیره تأمین، شاهراه‌های حیاتی اقتصاد جهانی را تشکیل می‌دهند. موفقیت شرکت‌های بزرگ در این حوزه، به توانایی آن‌ها در حل مسائل بهینه‌سازی ترکیبی (Combinatorial Optimization) بستگی دارد؛ مسائلی مانند یافتن کوتاه‌ترین مسیر برای هزاران محموله، مدیریت موجودی انبارهای پیچیده، و زمان‌بندی دقیق تولید.

در دنیای کلاسیک، با افزایش متغیرها (مثلاً از ۱۰ مسیر به ۱۰۰۰ مسیر)، زمان لازم برای یافتن بهترین پاسخ توسط ابررایانه‌ها به‌صورت نمایی افزایش می‌یابد و عملاً منجر به انتخاب راه‌حل‌های "نزدیک به بهینه" می‌شود، نه "کاملاً بهینه". اینجاست که فناوری کوانتوم وارد عمل می‌شود.

ابزارهای کوانتومی: حل مسائل پیچیده در زمان واقعی

فناوری کوانتوم دو مسیر اصلی را برای ارائه راه‌حل‌های بهینه در لجستیک فراهم می‌کند که هر دو هم‌اکنون در سطح صنعت در حال استفاده هستند:


۱. رایانش کوانتومی (Quantum Computing)

کامپیوترهای کوانتومی، مانند دستگاه‌های D-Wave (Annealers) یا IBM (Gate-Based)، برای حل مستقیم این مسائل بهینه‌سازی پیچیده طراحی شده‌اند.
مزیت: توانایی بررسی میلیاردها ترکیب ممکن به‌صورت همزمان. این قدرت پردازشی امکان یافتن پاسخ‌هایی با کیفیت بالاتر و در زمان کوتاه‌تر را فراهم می‌کند.
مثال عملی: شرکت فولکس واگن (Volkswagen) برای بهینه‌سازی جریان ترافیک و مسیریابی هوشمند هزاران تاکسی در شهرهای بزرگ، از سخت‌افزارهای کوانتومی استفاده کرده و توانسته است مسیرهای بهینه را در زمان واقعی (Real-Time) پیدا کند.


۲. الگوریتم‌های الهام‌گرفته از کوانتوم (Quantum-Inspired Algorithms)

این الگوریتم‌ها، اگرچه از اصول کوانتومی الگو گرفته‌اند، اما روی سخت‌افزارهای کلاسیک قوی (مانند پردازنده‌های گرافیکی یا FPGAها) اجرا می‌شوند.
مزیت: این رویکرد یک پل ارتباطی عملی است؛ شرکت‌ها می‌توانند از قدرت الگوریتم‌های کوانتومی بهره ببرند، بدون نیاز به تهیه و نگهداری سخت‌افزارهای گران‌قیمت کوانتومی.
مثال عملی: شرکت بوئینگ (Boeing) با استفاده از این الگوریتم‌ها، موفق به بهینه‌سازی برنامه‌ریزی تولید قطعات پیچیده شده و توانسته است زمان خرابی خطوط تولید و هزینه‌های عملیاتی خود را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.



نگاهی به پیشگامان جهانی

امروزه، فناوری کوانتوم دیگر یک مفهوم تئوریک نیست؛ بلکه یک مزیت رقابتی است. شرکت‌های پیشرو در حال حاضر، این فناوری را در هسته عملیات لجستیکی خود قرار داده اند:
1.Airbus
بهینه‌سازی برنامه‌ریزی زمان‌بندی پروازها و استقرار خدمه، منجر به کاهش تأخیر و صرفه‌جویی در مصرف سوخت شده است.
2.‌FedEx
  استفاده از بهینه‌سازی کوانتومی برای چیدمان بهینه محموله‌ها در فضای محدود هواپیماها و کامیون‌ها، به منظور حداکثرسازی ظرفیت بار و تعادل وزن.
3.Toyota
استفاده از ابزارهای کوانتوم-الهام گرفته‌شده برای پیش‌بینی دقیق‌تر تقاضا و مدیریت توزیع قطعات یدکی در سراسر جهان، جهت کاهش هزینه‌های انبارداری.


🇮🇷 ضرورت و فرصت‌های کوانتوم در صنعت ایران

مسائل بهینه‌سازی پیچیده، به خصوص در زنجیره تأمین، از چالش‌های اساسی اقتصاد ایران هستند. با در نظر گرفتن ویژگی‌های خاص سیستم لجستیک کشور، نیاز به استفاده از ابزارهای کوانتومی به‌ویژه در بخش الگوریتم‌های الهام‌گرفته از کوانتوم حیاتی به نظر می‌رسد:

1.  بهینه‌سازی حمل و نقل جاده‌ای: با توجه به گستردگی جغرافیایی و نیاز به بهینه‌سازی سوخت و زمان، الگوریتم‌های کوانتومی می‌توانند بهترین مسیرها، زمان‌های استراحت رانندگان، و نحوه تجمیع بار را محاسبه کنند، که منجر به صرفه‌جویی ملی در مصرف انرژی و زمان می‌شود.
2.  مدیریت موجودی استراتژیک: برای شرکت‌های بزرگ تولیدی و پتروشیمی، بهینه‌سازی زمان‌بندی تولید و مدیریت موجودی مواد اولیه و محصولات نهایی برای پاسخگویی به تقاضاهای متغیر و کاهش هزینه‌های انبارداری می‌تواند با دقت کوانتومی انجام گیرد.
3.  تخصیص منابع در پروژه‌های عمرانی: بهینه‌سازی زمان‌بندی فعالیت‌ها و تخصیص منابع انسانی و ماشین‌آلات در پروژه‌های بزرگ زیرساختی، با استفاده از روش‌های کوانتومی می‌تواند زمان اتمام پروژه را به شکل قابل توجهی کاهش دهد.

🌐 نتیجه‌گیری
فناوری‌های کوانتومی دیگر تنها یک افق علمی دور دست نیستند؛ آن ها ابزارهای کارآمد و فعالی هستند که در حال بازتعریف استاندارها در لجستیک جهانی می‌باشند.برای حفظ رقابت پذیری و ارتقاء کارایی،صنایع و مراکز تحقیقاتی ایران به ویژه رر حدزه اقتصاد و مهندسی صنایع، باید سرمایه‌گذاری بر روی تخصص و پیاده سازی و الگوریتم های بهینه سازی کوانتومی را در اولویت قرار دهند.


#Qindustry
@QUSTmedia

🌌اخبار کوانتومی

🔹تصحیح خطای جزئی با کاهش نیازهای سخت‌افزاری، یادگیری ماشین کوانتومی را یک گام به کاربردی‌شدن نزدیک‌تر می‌کند


✨ پیشرفت اصلی
دانشمندان یک ماشین کوانتومی جدید معرفی کرده‌اند که به سطحی از «تصحیح خطای جزئی» رسیده است؛ سطحی که پیش‌تر تنها یک هدف تئوری محسوب می‌شد. این سامانه قادر است برخی خطاهای کوانتومی را به‌صورت خودکار شناسایی و اصلاح کند، بدون اینکه نیاز به توقف عملیات یا بازنشانی کامل کیوبیت‌ها باشد. این دستاورد یک گام مهم به‌سمت پردازنده‌های کوانتومی پایدارتر و قابل استفاده در کاربردهای عملی است.


🧩 مسئله قبلی چه بود و چرا مهم است؟
در نسل‌های قبلی سخت‌افزار، کوچک‌ترین نویز محیطی یا خطای اندازه‌گیری می‌توانست کل محاسبه را مختل کند. روش‌های تصحیح خطای موجود نیز معمولاً نیازمند تعداد زیادی کیوبیت اضافی و عملیات پیچیده بودند، و در بسیاری از موارد عملاً سرعت محاسبات را کاهش می‌دادند. این محدودیت‌ها مانع رسیدن سیستم‌ها به «خطای کمتر از آستانه‌ی پایدار» می‌شد.


🔬 نوآوری این سیستم
پلتفرم جدید با استفاده از معماری اصلاح‌شده و طرح رمزگذاری پیشرفته، می‌تواند خطاهای انتخابی را بدون مصرف بیش از حد منابع رفع کند. این ماشین در حالت اجرا، یک لایه‌ی پایدار کنترل خطا ایجاد می‌کند که امکان محاسبات طولانی‌تر را فراهم کرده است. پژوهشگران نشان دادند که نرخ خطا در این معماری برای اولین بار به زیر آستانه‌ای رسیده که برای اجرای الگوریتم‌های واقعی قابل قبول است.


🚀 اهمیت این دستاورد برای آینده
در صورت ادامه پیشرفت، این رویکرد می‌تواند راه را برای «ماشین‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر با تصحیح خطای کارآمد» باز کند؛ سیستمی که به‌جای آزمایش‌های آزمایشگاهی کوتاه، بتواند محاسبات پیچیده‌تری مانند شبیه‌سازی مولکولی، رمزنگاری پیشرفته و حل مسائل بهینه‌سازی را انجام دهد. این کار نشان می‌دهد رسیدن به «مزیت کوانتومی پایدار» نسبت به مدل‌های موجود، اکنون دست‌یافتنی‌تر از قبل است.


🔗لینک به منبع

#Qnews
@QUSTmedia

🌌اخبار کوانتومی

🔹 تونل‌زنی کوانتومی پله‌پله در اتم‌های فوق‌سرد

در یک آزمایش جدید، پژوهشگران نوع متفاوتی از تونل‌زنی کوانتومی را در اتم‌های فوق‌سرد مشاهده کرده‌اند. برخلاف تصویر رایج که در آن ذره به‌طور پیوسته از یک مانع عبور می‌کند، در این سیستم تونل‌زنی به‌شکل ناپیوسته و مرحله‌به‌مرحله رخ می‌دهد؛ به‌طوری‌که ذرات ابتدا در حالت‌های انرژی مشخص قرار می‌گیرند و سپس به حالت بعدی تونل می‌زنند.


🧊 شرایطی که این پدیده را ممکن می‌کند
این رفتار زمانی ظاهر می‌شود که اتم‌ها در پتانسیل‌های مهندسی‌شده، مانند شبکه‌های نوری ساخته‌شده با لیزر، و در دماهایی بسیار نزدیک به صفر مطلق قرار بگیرند. در چنین شرایطی، ترازهای انرژی سیستم به‌شدت گسسته می‌شوند و همین گسستگی باعث می‌شود تونل‌زنی رفتاری شبیه حرکت روی پله‌های انرژی پیدا کند.


🔬 چرا این تونل‌زنی متفاوت است؟
نکته‌ی کلیدی این مشاهده آن است که برای اولین بار حالت‌های میانی تونل‌زنی به‌طور مستقیم قابل ردیابی شده‌اند؛ حالت‌هایی که در مدل‌های ساده‌تر معمولاً دیده نمی‌شوند. این رفتار شباهت مفهومی جالبی با سیستم‌های ابررسانا، مانند اتصال‌های جوزفسون، دارد که در آن‌ها نیز گذارهای گسسته نقش اساسی در دینامیک سیستم ایفا می‌کنند.


🚀 اهمیت این نتیجه برای فیزیک کوانتومی
کنترل مرحله‌به‌مرحله‌ی تونل‌زنی می‌تواند ابزار قدرتمندی برای شبیه‌سازی کوانتومی و مطالعه‌ی دینامیک سامانه‌های پیچیده باشد. این آزمایش نشان می‌دهد که اتم‌های فوق‌سرد نه‌تنها برای بازسازی مدل‌های نظری مناسب‌اند، بلکه امکان بررسی دقیق مسیرهای گذار کوانتومی را نیز فراهم می‌کنند؛ موضوعی که برای توسعه‌ی فناوری‌های کوانتومی آینده حیاتی است.


🔗لینک به منبع

#Qnews
@QUSTmedia

🔸 The Quantum Dawn 🔸

🔹 قسمت پنجم : گذار از واقعیت کلاسیک به دیدگاه عدم قطعیت کوانتومی

⚛️ در این قسمت از "The Quantum Dawn" به بررسی پایه های شکل گیری و شواهد تثبیت کننده مکانیک کوانتوم می‌پردازیم و همچنین با مفهوم موج-ذره آشنا می‌شویم.

⁉️ اصل مکملیت نیلز بور (complementarity principle)
این اصل بیان می‌کند که برای فهم کامل پدیده‌های کوانتومی باید هم جنبه موجی و هم جنبه ذره‌ای سیستم را در نظر گرفت، هرچند این دو مفهوم در یک آزمایش واحد به طور همزمان قابل مشاهده نیستند.
این اصل نشان می‌دهد ویژگی‌های مکمل مانند مکان و تکانه فقط در کنار هم تصویری جامع و صحیح از واقعیت کوانتومی ارائه می‌دهند و به هر یک به تنهایی مفهومی مستقل نیستند؛ همچنین مکملیت به‌عنوان ستون اصلی تفسیر کپنهاگی، گذار از نگاه کلاسیکِ قطعی به دیدگاه وابسته به مشاهده را ممکن می سازد.
همچنین این اصل پایه ایست برای اصلی به مراتب کلیدی تر در مکانیک کوانتوم یعنی اصل عدم قطعیت هایزنبرگ

✴️ تفسیر کپنهاگی
این تفسیر یکی از بنیادی‌ترین و پرکاربردترین تفسیرهای مکانیک کوانتومی است که توسط نیلز بور و ورنر هایزنبرگ شکل گرفت. بر اساس این دیدگاه، سیستم کوانتومی پیش از اندازه‌گیری دارای مقادیر فیزیکی معین و قطعی نیست، بلکه حالت آن با یک تابع موج توصیف می‌شود که تنها بیانگر احتمال نتایج مختلف اندازه‌گیری است. عمل اندازه‌گیری باعث «فروپاشی تابع موج» می‌شود و تنها یکی از این نتایج احتمالی را به‌صورت واقعیت فیزیکی محقق می‌سازد. در این تفسیر، مشاهده‌گر و ابزار اندازه‌گیری نقشی اساسی در تعیین واقعیت دارند و مفاهیم کلاسیکی تنها در نتایج اندازه‌گیری معنا پیدا می‌کنند، نه در توصیف مستقل و پیشینی سامانهٔ کوانتومی.

🌀 حرکت براونی
حرکت براونی، که نخستین بار توسط رابرت براون در سال ۱۸۲۷ مشاهده گردید، به جابه‌جایی تصادفی و نامنظم ذرات معلق در سیالات اشاره دارد. آلبرت اینشتین در سال ۱۹۰۵، در یکی از مقالات برجسته خود، این پدیده را بر پایه نظریه جنبشی گازها و ترمودینامیک آماری تبیین نمود و استدلال کرد که این حرکات ناشی از برخوردهای پیوسته و تصادفی مولکول‌های سیال با ذرات بزرگ‌تر است. این تبیین نه تنها شواهد تجربی محکمی برای وجود اتم‌ها و مولکول‌ها فراهم آورد بلکه پلی میان فیزیک کلاسیک و رویکردهای آماری نوین ایجاد کرد.
اینشتین رابطه‌ای برای میانگین مربعات جابه‌جایی ذرات ارائه داد:

⟨Δx²⟩ = ۲Dt
D : ضریب انتشار
t : زمان

این نظریه در سال ۱۹۰۸ توسط ژان باتیست پرن به طور تجربی تأیید شد و مبنایی برای محاسبه دقیق ثابت آووگادرو گردید.
Einstein's Paper on Brownian Motion

⚛️ اثر کامپتون
اثر کامپتون، که توسط آرتور هالی کامپتون در سال ۱۹۲۳ کشف شد، پدیده پراکندگی پرتوهای ایکس توسط الکترون‌های تقریباً آزاد را توصیف می‌کند. در این فرآیند، طول موج پرتو پراکنده‌شده نسبت به پرتو ورودی افزایش می‌یابد و این تغییر طول موج (Δλ) وابسته به زاویه پراکندگی (θ) است:

Δλ = h/(m_e c) (۱ - cosθ)
h : ثابت پلانک
m_e : جرم الکترون
c : سرعت نور

این مشاهده مستقیماً طبیعت ذره‌ای نور را تأیید کرد و دوگانگی موج-ذره را در چارچوب مکانیک کوانتومی مستحکم نمود. اثر کامپتون یکی از شواهد کلیدی در برابر تفاسیر صرفاً موجی نور بود و کامپتون به سبب این کشف، جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۲۷ را دریافت کرد.

🌌 نظریه نسبیت خاص اینشتین
نظریه نسبیت خاص، که توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۰۵ ارائه شد، بر دو اصل بنیادی استوار است:
1. قوانین فیزیک در همه چارچوب‌های مرجع یکسان‌اند.
2. سرعت نور در خلأ برای همه ناظران ثابت و مستقل از حرکت منبع است.

این نظریه مفاهیمی چون اتساع زمان، انقباض طول و معادل بودن جرم و انرژی

E = mc²

را معرفی کرد.
این دستاوردها چارچوب کلاسیک را دگرگون ساختند و ناسازگاری‌های میان مکانیک کلاسیک و الکترودینامیک مکسول را رفع نمودند. نظریه نسبیت خاص، اگرچه مستقیماً بخشی از مکانیک کوانتومی نیست، اما پایه‌ای برای توسعه نظریه‌های میدان‌های کوانتومی و فناوری‌های مدرن نظیر GPS و شتاب‌دهنده‌های ذرات فراهم آورد.

☢️ کشف پروتون
ارنست رادرفورد در آزمایش‌های انجام‌شده بین سال‌های ۱۹۱۷ تا ۱۹۱۹، با بمباران گاز نیتروژن توسط ذرات آلفا، مشاهده کرد که برخورد این ذرات با هسته‌های نیتروژن منجر به تولید هسته‌های هیدروژن می‌شود. این هسته‌های هیدروژن، که رادرفورد آن‌ها را «پروتون» نامید (نشأت گرفته از واژه یونانی به معنای «نخستین»)، ذرات مثبت‌بار و با اندازه بار برابر با الکترون بودند.

این کشف، که پس از مدل هسته‌ای اتم رادرفورد (۱۹۱۱) صورت گرفت، نشان داد که هسته اتم از پروتون‌ها تشکیل شده است. این دستاورد بنیان فیزیک هسته‌ای مدرن را نهاد و راه را برای کشف نوترون توسط جیمز چادویک در سال ۱۹۳۲ هموار ساخت.

#TheQuantumDawn
@QUSTmedia

🔬 انقلاب کوانتومی در کشف و توسعه دارو

صنعت داروسازی یکی از پیچیده‌ترین و پرهزینه‌ترین حوزه‌های علمی است؛ به‌طوری ‌که کشف و توسعه یک داروی جدید معمولاً ۱۲ تا ۱۵ سال زمان و بیش از ۲.۵ میلیارد دلار هزینه نیاز دارد. ورود مکانیک کوانتومی و رایانش کوانتومی به این حوزه، چشم‌اندازی تازه ایجاد کرده و امکان کاهش چشمگیر زمان و هزینه توسعه دارو را فراهم ساخته است. این تحول از درک دقیق رفتار الکترون‌ها و پیوندهای شیمیایی در مولکول‌های زیستی آغاز می‌شود.


⚛️ مبانی کوانتومی در تعاملات دارویی
۱. برهم‌کنش‌های مولکولی در مقیاس کوانتومی
تمام تعاملات میان دارو و پروتئین هدف در بدن، در نهایت ریشه در پدیده‌های کوانتومی دارند. از جمله:
- رفتار الکترون‌های مشترک در پیوندهای شیمیایی
- نیروهای واندروالسی ناشی از نوسانات کوانتومی در چگالی الکترونی
- برهم‌کنش‌های قطبی و نیروهای الکترواستاتیک
شناخت دقیق این پدیده‌ها برای طراحی داروهای مؤثر و کم‌عارضه ضروری است.

۲. تونل‌زنی کوانتومی در واکنش‌های آنزیمی
بسیاری از واکنش‌های آنزیمی شامل تونل‌زنی کوانتومی پروتون‌ها و الکترون‌ها هستند. مدل‌سازی این فرآیندها با روش‌های کلاسیک دشوار است، اما رایانش کوانتومی امکان شبیه‌سازی دقیق‌تر این واکنش‌ها را فراهم می‌کند.


💻 رایانش کوانتومی در شبیه‌سازی مولکولی
چالش محاسبات کلاسیک:
شبیه‌سازی کامل یک مولکول با N لکترون، به محاسباتی با پیچیدگی نمایی (e^N)
نیاز دارد. حتی مولکول‌های نسبتاً کوچک مانند پنی‌سیلین نیز برای ابررایانه‌های امروزی بسیار پیچیده‌اند.

راه‌حل کوانتومی: الگوریتم‌های پیشرفته
الگوریتم VQE
- تخمین ساختار الکترونی و انرژی حالت پایه
- ترکیب پردازش کوانتومی و بهینه‌سازی کلاسیک

الگوریتم QPE
- محاسبه مستقیم سطوح انرژی و ویژگی‌های طیفی
- دقت بی‌سابقه در پیش‌بینی واکنش‌پذیری شیمیایی

یادگیری ماشین کوانتومی
- تحلیل الگوهای پیچیده بیوانفورماتیک
- پیش‌بینی سمیت، کارایی و فارماکوکینتیک داروها


🧬 کاربردهای کوانتومی در توسعه دارو:
۱. بهینه‌سازی خصوصیات دارویی (ADMET)
رایانش کوانتومی در تحلیل خواص جذب، توزیع، متابولیسم، دفع و سمیت نقش کلیدی دارد:
- محاسبه دقیق ممان‌های دوقطبی برای پیش‌بینی نفوذپذیری غشای سلولی
- شبیه‌سازی مسیرهای متابولیک برای شناسایی متابولیت‌های سمی
- پیش‌بینی برهم‌کنش با آنزیم‌های سیتوکروم P450

۲. حدود ۸۵٪ پروتئین‌های انسانی در دسته «غیرقابل دارو» قرار می‌گیرند، زیرا:
- فاقد جایگاه اتصال عمیق و مشخص هستند.
- دارای سطوح گسترده و صاف در برهم‌کنش‌های پروتئین–پروتئین‌اند.
- رایانش کوانتومی با شبیه‌سازی دقیق ساختارهای الکترونی، می‌تواند مولکول‌های آلوستریک طراحی کند که عملکرد پروتئین را از فاصله دور تنظیم می‌کنند.
- ایجاد جایگاه‌های اتصال مصنوعی از طریق مهندسی مولکولی را فراهم می‌سازد؛ موضوعی که می‌تواند مسیر درمان بسیاری از بیماری‌های صعب‌العلاج را متحول کند.

۳. کشف آنتی‌بیوتیک‌های جدید
بحران جهانی مقاومت آنتی‌بیوتیکی نیازمند ابزارهای پیشرفته برای طراحی نسل جدید داروهاست. شبیه‌سازی کوانتومی در این زمینه کمک می‌کند:
- درک دقیق مکانیسم‌های مقاومت در سطح الکترونی
- طراحی مولکول‌هایی که قادرند به سایت‌های فعال جهش‌یافته متصل شوند
- شبیه‌سازی برهم‌کنش دارو با ریبوزوم باکتری با دقت اتمی
این توانایی‌ها می‌تواند مسیر توسعه آنتی‌بیوتیک‌های نوین را سرعت ببخشد.


🧪 سنتز دارو و بهینه‌سازی فرآیند
بسیاری از واکنش های سنتز دارو به کاتالیزور های فلزی گران قیمت مانند پالادیوم و رودیم وابسته اند.
مزایای استفاده از محاسبات کوانتومی در این حوزه:
- طراحی کاتالیزورهای ارزان‌تر و کارآمدتر
- بهینه‌سازی شرایط واکنش
- کاهش ضایعات شیمیایی و هزینه تولید
- مطالعه مکانیسم‌های واکنش:
رایانش کوانتومی امکان ردیابی مسیرهای واکنش را فراهم می‌کند؛ موضوعی حیاتی برای سنتز داروهای پیچیده‌ای مانند تاگزول و آتورواستاتین.


🧮 چالش‌های فنی و محدودیت‌ها
۱. نیاز به کیوبیت‌های منطقی پایدار
- نرخ خطای بالا
- نیاز به هزاران کیوبیت منطقی برای شبیه‌سازی مولکول‌های پیچیده

۲. پیچیدگی الگوریتم‌ها
- نیاز به تخصص میان‌رشته‌ای در فیزیک، شیمی، زیست‌ شناسی و علوم کامپیوتر

۳. اعتبارسنجی تجربی
- ضرورت تأیید آزمایشگاهی نتایج
- نیاز به پایگاه‌های داده معتبر از خواص کوانتومی


🚀 چشم‌انداز آینده: داروسازی شخصی‌شده کوانتومی
۱. شبیه‌سازی سیستم‌های بیولوژیک کامل
تا سال ۲۰۳۰ امکان شبیه‌سازی مسیرهای متابولیک و کمپلکس‌های پروتئینی بزرگ فراهم خواهد شد.

۲. طراحی دارو برای ژنوتیپ‌های خاص
ترکیب داده‌های ژنومی و مدل‌سازی کوانتومی، مسیر داروهای کاملاً شخصی‌سازی‌شده را هموار می‌کند.

۳. کاهش زمان کشف دارو به کمتر از ۵ سال
هدف نهایی، کاهش ۵۰ تا ۷۰ درصدی زمان و هزینه توسعه دارو است.

#Qindustry
@QUSTmedia

🔹 انجمن علمی دانشجویی بین رشته‌ای کوانتوم 🔹

انجمن علمی دانشجویی بین رشته ای کوانتوم با همکاری مرکز پژوهش و فناوری شبکه های کوانتومی دانشگاه علم و صنعت (Psi-Net) با هدف ترویج دانش فیزیک کوانتومی و فناوری‌های کوانتمی برای آشنایی عمیق‌تر با این مفاهیم نوین برای دانشجویان و مدیران صنایع، فعالیت خود را آغاز کرده است.

از برنامه‌های انجمن می‌توان به برگزاری نشست‌ها، کارگاه‌ها و بازدیدهای علمی از مراکز مرتبط و همچنین ساخت محتوای آموزشی و ترویجی برای انواع مخاطبین اشاره کرد.

اگر به دنیای فناوری‌های نو مانند کوانتوم و کاربردهای آن در صنعت علاقه‌مندید، فرقی ندارد از چه صنعت یا رشته‌ای هستید، ما برای همکاری و همراهی با شما مشتاقیم!

برای آشنایی بیشتر و همکاری با انجمن و همچنین برای برخورداری از محتوای آموزشی در کانال تلگرامی ما عضو شوید
@QUSTmedia‌👈

🔸The Quantum Age🔸

🔹 قسمت پنجم: نویز و شکنندگی دنیای کوانتومی (Quantum Noise & Fragility)


🌐 در چهار قسمت قبل، با تصویری نسبتاً «ایده‌آل» از دنیای کوانتوم جلو رفتیم:
کیوبیت‌ها در برهم‌نهی بودن، با هم درهم‌تنیده می‌شدن، گیت‌ها دقیق عمل می‌کردن و در نهایت با اندازه‌گیری به جواب می‌رسیدیم.
اما این تصویر، بیشتر شبیه تخته‌سیاه کلاس درسه تا آزمایشگاه واقعی.

💡 توی قسمت پنجم سری The Quantum Age می‌خوایم با واقعیت سخت دنیای کوانتوم روبه‌رو بشیم: اینکه حالت‌های کوانتومی فوق‌العاده شکننده‌ان و کوچک‌ترین تماس ناخواسته با محیط می‌تونه کل محاسبه رو از بین ببره.


🔍 مشکل از کجاست؟
برخلاف بیت کلاسیک که می‌تونه سال‌ها بدون تغییر روی یک هارد ذخیره بشه،کیوبیت یک سیستم فیزیکیه که دائماً با محیط اطرافش برهم‌کنش داره.

این برهم‌کنش‌ها می‌تونن خیلی جزئی باشن مثل لرزش‌های حرارتی،نویز الکترومغناطیسی،نقص‌های میکروسکوپی در سخت‌افزار و یا حتی خطای زمانی در اعمال گیت‌ها
اما همین اثرهای ظاهراً ناچیز باعث پدیده‌ای می‌شن به نام واهمدوسی(Decoherence).
واهمدوسی یعنی سیستم کوانتومی کم‌کم اطلاعات فازی خودش رو به محیط «نشت» می‌ده و رفتار کوانتومی‌اش (برهم‌نهی و درهم‌تنیدگی) از بین می‌ره.
به بیان ساده‌ترکیوبیت قبل از اینکه ما جواب رو بگیریم، کلاسیک می‌شه.


⚠️ خطا در دنیای کوانتوم چه شکلیه؟
در سیستم‌های کلاسیک، خطا معمولاً واضح و دیجیتاله ۰اشتباهی ۱ می‌شه یا برعکس.
اما در کوانتوم، خطاها پیوسته و تدریجی هستن.حالت کیوبیت ممکنه فقط «کمی» بچرخه یا فازش کمی تغییر کنه.

با این حال، برای تحلیل، معمولاً این خطاها رو به چند نوع پایه تجزیه می‌کنیم:

- خطای چرخش حالت (Bit-flip)مثل اینکه ناخواسته یک گیت X روی کیوبیت اعمال بشه

- خطای فاز (Phase-flip)
علامت نسبی بین |0> و |1> عوض می‌شه، بدون اینکه مقدار کلاسیک تغییر کنه

‌- خطاهای ترکیبی
که هم دامنه و هم فاز رو به‌هم می‌زنن

این خطاها می‌تونن روی یک کیوبیت اثر بذارن یا بین چند کیوبیت پخش بشن؛ و دقیقاً همین‌جاست که کار سخت می‌شه.


🧱 چرا نمی‌تونیم مثل کامپیوتر کلاسیک اصلاح خطا کنیم؟
ایده‌ی کلاسیک ساده‌ست اطلاعات رو کپی کن، چند نسخه داشته باش و رأی‌گیری کن.
اما در کوانتوم قضیه‌ی No-Cloning اجازه‌ی کپی‌برداری نمی‌ده اندازه‌گیری مستقیم، حالت رو نابود می‌کنه ، ما حتی «نمی‌دونیم» حالت دقیق کیوبیت چیه که بخوایم تصحیحش کنیم.
پس باید راهی پیدا کنیم که خطا رو تشخیص بدیم، بدون اینکه خود اطلاعات کوانتومی رو اندازه‌گیری کنیم.


🧩 ایده‌ی ظریف اصلاح خطای کوانتومی
راه‌حل اینه که اطلاعات کوانتومی رو روی یک کیوبیت ذخیره نکنیم؛بلکه اون رو در یک الگوی هم‌بسته بین چندین کیوبیت پخش کنیم.
در این حالت ، خود اطلاعات مخفی می‌مونه فقط «امضای خطا» (Error Syndrome) اندازه‌گیری می‌شه. بعد، با اعمال گیت‌های مناسب، اثر خطا برگردونده می‌شه.
کدهای معروفی مثل:
Shor Code، Steane Code و به‌خصوص Surface Code
دقیقاً با همین منطق ساخته شدن و امروز ستون فقرات معماری‌های کوانتومی هستن.


🚀 چرا این بحث این‌قدر سرنوشت‌سازه؟
چون آینده‌ی کامپیوتر کوانتومی به این سؤال بستگی داره آیا می‌تونیم قبل از نابودی حالت کوانتومی، محاسبه‌مون رو کامل کنیم؟
بدون اصلاح خطا تعداد گیت‌ها محدوده،عمق مدارها کمه،الگوریتم‌های واقعی اجراشدنی نیستن.به همین خاطره که می‌گن مسأله‌ی اصلی کوانتوم، الگوریتم نیست؛ پایداریه.

پس فهمیدیم که دنیای کوانتوم قدرتمنده،اما این قدرت روی لبه‌ی تیغ قرار داره.فهم نویز واصلاح خطا یعنی عبور از کوانتومِ ایده‌آلِ کتاب‌ها به سمت کوانتومِ واقعیِ آزمایشگاه و صنعت.


#TheQuantumAge
@QUSTmedia

🌌اخبار کوانتومی

🔹شرکت QuantWare ادعای شکستن سد مقیاس‌پذیری در سخت‌افزار کوانتومی را مطرح کرده است.

شرکت QuantWare در ۹ دسامبر ۲۰۲۵ از پلتفرم مقیاس‌پذیر سه‌بعدی برای پردازنده‌های کوانتومی با نام VIO-40K رونمایی کرد که با هدف پشتیبانی از واحدهای پردازش کوانتومی (QPU) در مقیاس 10,000🤯 کیوبیت طراحی شده است.


⚙️ساختار و رویکرد
در این معماری، به‌جای سیم‌کشی‌های تخت و دوبعدی رایج، از چپلت‌های عمودی و اتصالات چیپ‌به‌چیپ با وفاداری بسیار بالا استفاده می‌شود.
پشتیبانی از 40,000 خط ورودی/خروجی در VIO-40K به این معناست که کنترل و خوانش ده‌ها هزار کیوبیت می‌تواند با عبور از محدودیت سیم‌کشی و بدون شکستن پردازنده به چند QPU مجزا انجام شود؛ مشکلی که معماری‌های دوبعدی فعلی به‌طور ذاتی با آن روبه‌رو هستند. برای مقایسه، یکی از پیشرفته‌ترین پردازنده‌های گِیت‌محور فعلی، IBM Osprey با حدود 433 کیوبیت کار می‌کند؛ در حالی‌که VIO-40K به‌صورت معماری برای 10,000 کیوبیت طراحی شده است. این اختلاف تنها افزایش عددی نیست، بلکه نشان‌دهنده‌ی گذار از مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس صنعتی واقعی است.


🌐اکوسیستم و سازگاری
این معماری در قالب چارچوب Quantum Open Architecture (QOA) عرضه شده و قابلیت هم‌زیستی با فناوری‌هایی مانند NVIDIA NVQLink را دارد، به‌طوری که اکوسیستم سخت‌افزاری کوانتومی را تقویت می‌کند.


🏭زمان‌بندی و تولید
این شرکت اعلام کرده است که تحویل نمونه‌های سازگار با VIO-40K تا 2028 برنامه‌ریزی شده و کارخانه صنعتی Kilofab برای پشتیبانی از تولید انبوه تا 2026 راه‌اندازی خواهد شد.


🔗لینک به منبع

#Qnews
@QUSTmedia

🔸 The Quantum Dawn🔸

🔹 قسمت ششم : ذره یا موج؛ انقلاب دوبروی

⚛️ در ششمین قسمت از مجموعه "The Quantum Dawn"، سراغ یکی از زیباترین و در عین حال جسورانه‌ترین ایده‌های دنیای فیزیک می‌رویم؛ جایی که لویی دوبروی با الهام از "تقارن های بنیادین در طبیعت"، تصور ما را از ماهیت تمام ذرات برای همیشه تغییر داد.


💎تا به اینجا آموختیم که نوابغی چون پلانک و اینشتین ثابت کردند نور، که پیش‌تر یک موج پنداشته می‌شد، می‌تواند رفتاری ذره‌ای داشته باشد. اما در سال ۱۹۲۴، یک شاهزاده فرانسوی به نام لویی دوبروی در رساله دکترای خود پرسشی جالب اما عجیب و برخلاف شهود مطرح کرد: "اگر نور (امواج الکترومغناطیسی) می‌تواند رفتار ذره‌ای داشته باشد، آیا ذرات شناحته شده در فیزیک مانند الکترون ها هم می‌توانند رفتار موجی داشته باشند؟"

💡دوبروی با یک جسارتِ مثال‌زدنی، فرمولی را روی کاغذ آورد که دنیای فیزیک را بهت‌زده کرد. او با ترکیب مفاهیم نسبیت و کوانتوم نشان داد که هر ذره‌ای که حرکت می‌کند، یک "موجِ مادی" با خود به همراه دارد. رابطه‌ی او به زبان ساده این بود:

λ = h / m v
• λ : سرعت
• h : ثابت پلانک
• m : جرم جسم


این فرمول بیان می‌کند که هرچه جرم یک جسم یا سرعت آن بیشتر باشد، طول‌موجش کوتاه‌تر خواهد بود.

⚽️ شاید بلافاصله بپرسید: "پس چرا وقتی یک توپ فوتبال را شوت می‌کنیم خاصیت موجی از آن نمیبینیم؟"
پاسخ در مقدار بی‌نهایت کوچک ثابت پلانک(h) نهفته است. در دنیای ما که اجسام جرم زیادی دارند، طول‌موج همراه آن‌ها به قدری کوچک می‌شود (در حدود ده به توان منفی ۳۴ متر) که عملاً با هیچ ابزاری قابل مشاهده نیست و توپ کاملاً شبیه یک "ذره کلاسیک" رفتار می‌کند. در واقع، هیچ مانعی در دنیای ما آن‌قدر ریز نیست که بتواند این موجِ فرامیکروسکوپی را به چالش بکشد تا پدیده های شناخته شده امواج مانند پراش یا تداخل را در این دست از اجسام ماکروسکوپی شاهد باشیم.

🔬 اما در دنیای اتم‌ها، شرایط کاملاً فرق می‌کند. الکترون به قدری سبک است که طول‌موجش بزرگ شده و تقریباً هم‌اندازه با فاصله‌ی بین اتم‌ها می‌شود. در اینجاست که الکترون دیگر شبیه یک گلوله کوچک و کلاسیک عمل نمی‌کند؛ بلکه مانند یک موج در فضا پخش می‌شود، از چند شکاف به طور همزمان عبور میکند، از لبه های متناسب با طول موج خود پراش می‌یابد و شگفت انگیز تر اینکه یک الکترون منفرد با خودش تداخل می‌کند! جالب است بدانید که این ادعای عجیب و دور از انتظار، تنها چند سال بعد با آزمایش‌های پراشِ الکترون کاملاً اثبات شد و نشان داد که الکترون‌ها واقعاً میتوانند هویت موجی داشته باشند.

🧩 جالب‌تر اینکه این ایده، همان تکه‌ی گمشده‌ی پازل نیلز بور بود. دوبروی توضیح داد که چرا الکترون‌ها فقط در مدارهای خاصی دور هسته می‌چرخند؛ چون فقط در آن مدارها، موجِ الکترون می‌تواند بدون اینکه خودش را خنثی کند، به صورت یک "موج ایستاده" در حالت پایدار باقی بماند.(مانند ارتعاش یک سیم گیتار با دو سر ثابت)
با این کشف، اتم دیگر یک منظومه‌ی شمسی مینیاتوری نبود؛ در این نگرش اتم بیشتر شبیه یک "ساز موسیقی" بودند که الکترون‌ها نت‌های لرزان آن بودند.

🛰 این انقلاب فکری، راه را برای شرودینگر هموار کرد تا فرمول‌بندی مکانیک موجی را به عنوان ابزاری نوین، دقیق‌ و کارآمد به دنیای کوانتوم ارائه کند.


#TheQuantumDawn
@QUSTmedia

🌌اخبار کوانتومی

🔷 مقابله با نشت در محاسبات کوانتومی؛ گامی مهم برای تصحیح خطا


یکی از چالش‌های جدی در سخت‌افزارهای کوانتومی، پدیده‌ای به نام نشت (Leakage) است؛ حالتی که در آن کیوبیت از فضای محاسباتی دوحالته |0⟩ و |1⟩ خارج شده و وارد ترازهای انرژی بالاتر می‌شود. برخلاف خطاهای معمول، نشت می‌تواند پایدار باقی بماند و چرخه‌های تصحیح خطا را به‌صورت زنجیره‌ای مختل کند.


⚙️ مشکل اصلی نشت در تصحیح خطا
کدهای متداول تصحیح خطای کوانتومی فرض می‌کنند که کیوبیت‌ها همیشه در فضای محاسباتی باقی می‌مانند. اما در حضور نشت، کیوبیت «خراب» می‌تواند:
- اندازه‌گیری‌های بعدی را آلوده کند
- خطا را به کیوبیت‌های مجاور منتقل کند
- و عملاً کل بلاک تصحیح خطا را بی‌اثر سازد
به همین دلیل، نشت یکی از موانع کلیدی در مسیر محاسبات کوانتومی مقیاس‌پذیر محسوب می‌شود.


🧠 راهکار: سرکوب نمایی نشت
در این پژوهش، یک گجت ضدنشت معرفی شده است. ایده این است که به‌جای اتکا به یک کیوبیت فیزیکی، هر کیوبیت منطقی با k کیوبیت نشت‌پذیر پیاده‌سازی شود.
این کیوبیت‌ها طوری با هم ترکیب می‌شوند که:

اگر حداقل یکی از آن‌ها نشت نکرده باشد
خروجی نهایی حتماً در فضای محاسباتی باقی بماند

نتیجه: احتمال نشت خروجی به‌صورت نمایی با k کاهش می‌یابد.


📈 مزیت مهم معماری
- سربار اضافی برای کنترل‌گر سیستم بسیار کم است.
- پیچیدگی ارتباطی فقط لگاریتمی با دقت موردنظر رشد می‌کند.
- روش پیشنهادی با معماری‌های تصحیح خطای موجود سازگار است.
این یعنی کنترل نشت بدون انفجار هزینه‌ی منابع.


🧩 نتیجه نظری
قضیه آستانه با نشت این کار نشان می‌دهد که حتی در حضور نشت، همچنان می‌توان به یک آستانه خطا (Threshold) معتبر رسید.
اگر نرخ خطا و نشت هر دو زیر این آستانه باشند:
- محاسبات کوانتومی بزرگ‌مقیاس قابل انجام است.
- خطاهای منطقی به‌طور نمایی سرکوب می‌شوند.
- سیستم از نظر نظری و عملی پایدار باقی می‌ماند.


🌍 این پژوهش نشان می‌دهد که نشت الزاماً یک «بن‌بست فیزیکی» نیست، بلکه با طراحی هوشمندانه‌ی پروتکل‌ها و معماری، می‌توان آن را به یک خطای قابل‌کنترل تبدیل کرد. چنین پیشرفت‌هایی، مسیر گذار از پردازنده‌های آزمایشگاهی به کامپیوترهای کوانتومی صنعتی را هموارتر می‌کنند.


🔗لینک به منبع

#‌Qnews
@QUSTmedia

✨Quantum X Experiment✨

تجربه‌ی مفاهیم کوانتومی، در آزمایشگاه برای نخستین‌بار در ایران!

آموزش مفاهیم پایهٔ کوانتومی و اپتیک کوانتومی
به ‌همراه آزمایش واقعی برای ایجاد درک عمیق از مفاهیم!

🔹 ویژه دانشجویان کارشناسی (سال سوم به بعد) و تحصیلات تکمیلی فیزیک
🔹 سطح دوره: متوسط
🔹 شامل آموزش تئوری + آزمایش عملی
🔹 همراه با گواهی رسمی از دانشگاه علم و صنعت ایران
🔹هزینه: ۱.۷۰۰.۰۰۰تومان برای کلیه دانشجویان
⭕️۱.۴۵۰.۰۰۰ برای دانشجویان دانشگاه علم و صنعت

برای اطلاعات بیشتر در کانال انجمن علمی کوانتوم عضو شوید:
@QUSTmedia

🔷 معرفی دوره Quantum X Experiment

این دوره با هدف ایجاد درک عمیق و کاربردی از مفاهیم پایهٔ کوانتوم و اپتیک کوانتومی طراحی شده است؛ دوره‌ای که تئوری های پیچیده کوانتمی را به آزمایشگاه واقعی متصل می‌کند!

در این برنامه، شرکت‌کنندگان ابتدا با مبانی اپتیک کوانتومی و چارچوب نظری آزمایش‌ها آشنا می‌شوند و سپس طی جلسات آزمایشگاهی، مفاهیم آموخته‌شده را به‌صورت عملی تجربه خواهند کرد.

این دوره با استفاده از کیت آزمایشگاهی تخصصی برگزار می‌شود که نمونهٔ مشابه آن در حال حاضر در هیچ مجموعهٔ آموزشی دیگری در ایران وجود ندارد و برای اولین بار در این برنامه به منظور ایجاد درک عمیق از مفاهیم پیچیده کوانتمی استفاده خواهد شد.

📅 زمان‌بندی دوره:

🔹 یکشنبه ۷ دی- ساعت 13 الی 16
مبانی اپتیک کوانتومی
👤 مدرس:آقای دکتر محمد واحدی
عضو هیئت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران
رئیس مرکز پژوهش و فناوری شبکه‌های کوانتومی دانشگاه علم و صنعت

🔹 دوشنبه ۸ دی-ساعت 16 الی 19
تئوری آزمایش‌ها
👤 مدرس: خانم دکتر سحر سهرابی

🔹 سه‌شنبه ۹ و چهارشنبه ۱۰ دی-ساعت 9 الی 16
آزمایشگاه عملی (Quantum Optics Experiments)
مدرس: آقای فرشید جمشیدی

🎯 مخاطبان دوره:
دانشجویان کارشناسی (سال سوم به بعد) و تحصیلات تکمیلی فیزیک
سطح دوره: متوسط

🎓 گواهی پایان دوره:
گواهی رسمی از دانشگاه علم و صنعت ایران

🔹هزینه:
۱.۷۰۰.۰۰۰تومان برای کلیه دانشجویان
۱.۴۵۰.۰۰۰ برای دانشجویان دانشگاه علم و صنعت

همچنین توجه فرمایید که دوره به صورت حضوری در دانشگاه علم و صنعت برگزار خواهد شد.

📌 لینک ثبت نام دوره:
https://survey.porsline.ir/s/63nzoC0q

داوطلبان ثبت نام در دوره
🔴Quantum x Experiment🔴

لطفاً از طریق لینک زیر اقدام به ثبت نام کرده و توجه فرمایید که ظرفیت دوره بسیار بسیار محدود بوده و اولویت با دوستانی است که زودتر ثبت نام کنند🙏

https://survey.porsline.ir/s/63nzoC0q