بخشی از مقاله
چکیده :
درقرن بیست و یکم به مدد پیشرفت هاي چشمگیري که در علوم و فناوري نانو انجام شده و خواهد شد و هم چنین به کمک پیشرفت هایی که دراندازه گیري هاي بسیار دقیق انجام خواهد شد براي اولین بار قادر خواهیم بود سیستم هاي منفرد کوانتومی مثل یک اتم، یک یون، یک فوتون ویا اسپین یک هسته را کنترل کنیم.
می توانیم به یک یون یا یک اتم منفرد در یک تله یونی دسترسی پیداکنیم، حالت آن را به کمک یک پالس دقیق لیزري تحریک کنیم ، ویا اسپین یک هسته را به مقدار مشخص دوران دهیم . هم چنین به امکان تولید چشمه هاي تک فوتونی بسیار نزدیک شده ایم و می توانیم دو فوتون را بایکدیگر درهم تنیده کنیم.
دراین قرن به عصر جدیدي از فیزیک وارد می شویم با چشم اندازهاي ناشناخته و سوالات عمیق و جالب. این سوالات ما را وادارخواهند کرد که دوباره مبانی مکانیک کوانتومی و هم چنین جنبه هاي مختلف آن را بکاویم. درواقع اگر چه قوانین مکانیک کوانتومی درآغاز براي سیستم هاي منفرد کوانتومی نظیریک اتم تنها و یا یک اسپین تنها تدوین شده اند اما تقریبا هیچگاه صحت آنها براي چنین سیستم هاي منفردي مستقیما به محک زده نشده است. اعتماد ما به این قوانین بیشترناشی از موفقیتی است که از کاربرد آنها به همراه مکانیک آماري براي توصیف خواص ماده انبوه بدست می آوریم. درسالها و دهه هاي آینده سوالات بیشمارو مهمی درپیش روي ما خواهد بود که باید به آنها پاسخ گوییم. این سوالات مجموعا حوزه اي از فیزیک جدید را تعریف می کنند که به آن نام کلی محاسبات و اطلاعات کوانتومی اطلاق می شود.
درمورد کامیپوترهاي کوانتومی با چنین سوالاتی مواجهیم :
یک کامپیوترکوانتومی چیست؟ یک آلگوریتم کوانتومی چیست؟ چگونه می توانیم اطلاعات رادر یک کامپیوتر کوانتومی بنویسیم و بخوانیم؟
آیا می توانیم یک نسخه اضافی ازیک فایل کوانتومی ایجاد کنیم. یک کامپیوترکوانتومی چقدرسریع تراز یک کامپیوترکلاسیک است؟ آیا یک کامپیوترکوانتومی ازیک میلیون کامپیوترکلاسیک که باهم موازي شده باشند بازهم سریعتراست؟ آیا یک کامپیوترکوانتومی قادرخواهد بود تمام
کارهایی که یک لب تاپ امروزي قادربه انجام آن است انجام دهد؟ آیا یک کامپیوتر کوانتومی ارزش ساخته شدن دارد؟
درمورد اطلاعات کوانتومی با سوالاتی مواجهیم نظیر :
چگونه می بایست اطلاعات کوانتومی را تعریف واندازه گیري کنیم؟ چگونه می توانیم اطلاعات کوانتومی را بدون آسیب رساندن به آن فشرده کنیم؟ یک کانال کوانتومی چیست؟ ظرفیت یک کانال کوانتومی را چگونه تعریف می کنیم؟ آیا با استفاده از درهم تنیدگی می توانیم حالت هاي کوانتومی را با سرعت نور از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل کنیم؟
و بالاخر ه درمورد مبانی مکانیک کوانتومی می بایست به سوالاتی مثل سوالات زیر پاسخ دهیم:
درهم تنیدگی کوانتومی چیست؟ چه فرقی بین همبستگی کوانتومی و کلاسیک وجود دارد؟ چگونه می توانیم درهم تنیدگی را اندازه بگیریم؟ ویا آن را کاهش یا افزایش دهیم؟ وبالاخره سوالاتی که درمرز با حوزه هاي دیگري مثل فیزیک ذرات بنیادي پدیدارمی شوند: حالت کوانتومی یک سیاهچاله چیست؟ آیا یک سیاهچاله اطلاعات را نیز می بلعد؟ اگر چنین است چگونه می توان این پدیده را با یکانی بودن مکانیک کوانتومی وفق داد؟
درپایان به اختصار به کارهایی که درگروه محاسبات و اطلاعات کوانتومی دانشگاه شریف انجام شده است اشاره خواهیم کرد.
