گامی بلند در دنیای محاسبه اتم

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان، سازمان دارپا از تلاش های خود در پیشرفت 10 تا 100 درصد در کارایی در حوزه دستگاه ها و حسگرهای دفاعی پرده برداشت.

الکترون های برانگیخته خروجی از فوتون ها در لامپ و  فرکانس های ارتعاشی اتم در ساعت اتمی ، پدیده های کوانتومی بنیادی فناوری های حال حاضر و آینده به شمار می روند؛ زیرا این موضوع در رابطه با پیشرفت دستگاه ها و حسگرها است تا به حد تشکیل دهنده و بنیانی خود برسند. کنترل پدیده های کوانتومی از چالش های بسیار مهم سازمان دارپا در حوزه امنیت ملی قلمداد می شود. ساعت های اتمی دقیق، می توانند زمان بندی برای ناوبری و ارتباطات را به شکل GPS حتی در محیط هایی که از این سامانه پشتیبانی نمی کند، فعال کند.

محاسبات کوانتومی که نشان دهنده یک، صفر، و یک ترکیب خطی منسجم از صفر و یک هستند، راه های جدیدی را  برای محاسبات باز می کنند؛ اما کارایی و قابلیت اطمینان حسگرها و دستگاه ها وابسته به مدت زمانی است که کوانتوم ها  انسجام داشته باشند. با سپری شدن زمان کافی، تعاملات در محیط، وضعیت موجود را به رفتاری مشابه با سامانه های سنتی وادار می کند. در بسیاری از موارد این مدت زمان بسیار کوتاه است. دارپا با توجه به دستگاه ها و حسگرهای کاربردی کوانتومی در ابعاد مناسب، نگاه خود را به رونمایی از پروتوکول هایی که انسجام سامانه های کوانتومی را بیشتر می کند متمرکز کرده است.

دفتر علوم دفاعی دارپا اخیرا با اعلام خبر یک پژوهش بنیادی تحت عنوان «سامانه های کوانتومی رانده شده و ناهمگن» (DRINQS) به بررسی آخرین تغییر الگو در تحقیقات کوانتومی که در آن سامانه ها به طور موقت از تعادل خارج می شود تا انسجام به تعادل برسد.
ال لوکوشو  (Ale Lukaszew) مدیر این پروژه گفت:

نمونه ساده مفهوم هدایت به خارج از موازنه برای افزایش تعادل، ترفند نگهداشتن یک جاروی سر و ته در کف دست یا روی انگشتان پا است. اگر دست را ثابت نگه داریم جارو می افتد اما با حرکات موقتی دست از افتادن آن جلوگیری کرده و تعادل آن به خوبی برقرار می شود.

وضعیت های انسجام کوانتوم معمولا کوتاه مدت است؛ زیرا ذرات آن به محیط اطراف بسیار حساس بوده و به سرعت حتی با کوچکترین تغییر دما، ناپایدار می شوند. 

وی در ادامه افزود:

ذرات اتمی و زیر اتمی همیشه با ذرات دیگر توازن نداشته و در حال حاضر نیازمند محیط های قرنطینه شده ای که هیچ حرارت، نیروی الکترومغناطیس یا هر موردی که باعث اختلال در پایداری آن شود دارد. از این رو بهترین ساعت های اتمی دنیا برای زمان بندی دقیق نیازمند محیط های آزمایشگاهی ویژه ای هستند تا یک به یک اتم ها را نسبت به دیگر ایزوله کنند. دمای اتم طی این فرآیند تا نزدیک صفر مطلق کاهش می باید و ساختاری شبکه ای شکل توسط لیزر ایجاد می شود که باعث سکون اتم خنک شده، می شود.

اگر برای فعال سازی ذرات به منظور نشستن در کنار یکدیگر با دمای اتاق هدایت موقتی به کارگرفته شود، در حالیکه انسجام کوانتوم حفظ شود، شاید بتوان کارایی بهترین حسگرها مانند ساعت اتمی و مغناطیس سنج را در دستگاه های قوی و کوچک برای کاربرد نظامی تکثیر کرد.

پروژه جدید با همکاری گروهی از نظریه پردازان و  تحلیل گران برای معرفی راهبرد جدید در راستای رویکرد یاد شده انجام می شود. این گروه ها به ارتقا پروتوکول های جدید برای تثبیت انسجام در سامانه های هدایت شده و ارائه اثبات اصل این مفهوم که نتیجه ای حداقل 10 و حداکثر 100 برابر از حد استاندارد خود خواهد داشت.