پیشخوان «فناروز»؛ دنیای فناوری: در دنیای شتابان محاسبات کوانتومی، جایی که کوچک‌ترین نوسان محیطی می‌تواند منجر به خطاهای غیرقابل‌جبران شود، پژوهشگران دانشگاه ناتینگهام در انگلیس به دستاوردی دست یافته‌اند که می‌تواند مرزهای این فناوری را جابه‌جا کند. دانشمندان دانشکده فیزیک و نجوم این دانشگاه، با استفاده از مهندسی پیشرفته سطوح و بهره‌گیری از آلیاژ تیتانیوم، موفق شدند مسئله دیرینه «نویز محیطی» در سیستم‌های کوانتومی را از طریق مدیریت دینامیک گاز در محیط‌های خلأ به شکل چشمگیری بهبود بخشند.

چالش خلأ در محاسبات کوانتومی؛ چرا محیط‌زیست مانع است؟

تجهیزات کوانتومی به دلیل ماهیت بسیار ظریف و حساسِ کیوبیت‌ها (Qubits)، به محیطی به‌شدت ایزوله نیاز دارند. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در این مسیر، وجود مولکول‌های هوا در محیط کار است. برخورد حتی تعداد کمی از این مولکول‌ها با تجهیزات حساس، باعث ایجاد «نویز» و در نهایت فروپاشی حالت‌های کوانتومی می‌شود. برای جلوگیری از این پدیده، سیستم‌های کوانتومی امروزی نیازمند محیط‌های خلأ بسیار شدید (Ultra-High Vacuum) هستند.

تا به امروز، حفظ این سطح از خلأ نیازمند پمپ‌های مکانیکی بزرگ، پرهزینه و پیچیده بود که نه تنها انرژی زیادی مصرف می‌کردند، بلکه به دلیل ارتعاشات مکانیکی خود نیز می‌توانستند تداخلاتی ایجاد کنند. این چالش، رویای داشتن «کامپیوترهای کوانتومی قابل‌حمل» را به یک هدف دور از دسترس تبدیل کرده بود.

ابتکار دانشگاه ناتینگهام: مهندسی سطح به جای قدرت پمپاژ

پژوهشگران دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه ناتینگهام، با نگاهی متفاوت به این مسئله، به سراغ «مهندسی سطح» رفته‌اند. آن‌ها به‌جای تلاش برای تقویتِ پمپ‌های مکش، ساختارِ ظرفی را که کیوبیت‌ها در آن قرار دارند، بازطراحی کردند.

این تیم با طراحی بافت‌های سطحی پیچیده (Micro-structured surfaces) در مقیاس میکرونی—مانند ساختارهای لانه‌زنبوری و مخروطی شکل—از جنس آلیاژ تیتانیوم، موفق به کنترل دینامیک گاز در خلأ بالا شدند. این بافت‌های مهندسی‌شده، برخورد ذرات ناخواسته گاز با سطح دیواره‌ها را افزایش داده و آن‌ها را به سمت نقاط خاصی هدایت می‌کنند (هدایت ترجیحی).

نتیجه این طراحی خیره‌کننده است: افزایش نرخ پمپاژ منفعل (Passive Pumping) تا ۳.۸ برابر در محیط آزمایشگاهی و طبق محاسبات شبیه‌سازی‌شده، پتانسیل رسیدن به ۱۰ برابر عملکرد بهتر نسبت به سطوح صاف معمولی. این یعنی سیستم بدون نیاز به انرژی اضافی یا پمپ‌های مکانیکی عظیم، می‌تواند مولکول‌های مزاحم را از محیط دور کند.

تأثیر بر هوش مصنوعی و محاسبات کوانتومی

اهمیت فنی این دستاورد تنها به فیزیک ذرات محدود نمی‌شود. هوش مصنوعی (AI) و محاسبات کوانتومی دو حوزه درهم‌تنیده هستند که تشنه‌ی سخت‌افزارهای دقیق‌تر و کوچک‌ترند.

1. کاهش ابعاد: با این فناوری، پمپ‌های غول‌پیکر خلأ می‌توانند حذف یا کوچک شوند که راه را برای ساخت “کوانتوم‌کامپیوترهای قابل‌حمل” و سیستم‌های اندازه‌گیری دقیق‌تر هموار می‌کند.
2. بهینه‌سازی نسبت سیگنال به نویز (SNR): این مهندسی سطح پیشرفته، با کاهش چشمگیر تداخلات محیطی، نسبت سیگنال به نویز را بهینه‌سازی می‌کند. برای الگوریتم‌های هوش مصنوعی که بر پایه داده‌های کوانتومی آموزش می‌بینند، این یعنی دستیابی به دیتای پاک‌تر و دقیق‌تر که مستقیماً دقت محاسبات هوش مصنوعی را ارتقا می‌دهد.
3. پایداری سیستم: کاهش نویز به معنای افزایش زمان “همدوسی” (Coherence Time) در کیوبیت‌هاست؛ پارامتری حیاتی که هرچه طولانی‌تر باشد، قدرت محاسباتی کامپیوتر کوانتومی بیشتر خواهد بود.

نگاهی به آینده: کوانتوم در دستان کاربران؟

این کشف، نمونه بارزِ تلاقی علم مواد (Materials Science) و محاسبات پیشرفته است. استفاده از آلیاژهای تیتانیوم در کنار ساختارهای هندسی خاص، نشان می‌دهد که برای حل مسائل بزرگ دنیای دیجیتال، گاهی اوقات باید به حل چالش‌های بنیادی‌تر در سطح اتمی و میکرونی پرداخت.

اگر این فناوری در مقیاس صنعتی پیاده‌سازی شود، می‌توان انتظار داشت که سیستم‌های کوانتومی که اکنون در اتاق‌های بزرگ و آزمایشگاه‌های فوق‌سنگین جای دارند، به دستگاه‌هایی کوچک‌تر و کاربردی‌تر تبدیل شوند. این تحول، گامی بلند برای عملیاتی‌سازی “اینترنت کوانتومی” و دستیابی به توان محاسباتی فراتر از ظرفیت‌های سیلیکونی فعلی است.

این دستاورد پژوهشگران ناتینگهام، پاسخی به گلوگاهِ اصلیِ توسعه سخت‌افزار کوانتومی است. با هوشمندتر کردن سطوح فیزیکیِ محفظه‌های خلأ، ما اکنون یک پله به استفاده عمومی از توان پردازش کوانتومی نزدیک‌تر شده‌ایم. در عصری که هوش مصنوعی برای رشد نیاز به سخت‌افزارهای پردازشی فوق‌سریع دارد، بهینه‌سازی‌های این‌چنینی می‌توانند کاتالیزور اصلیِ انقلاب بعدی تکنولوژی باشند.

⬅️ دانلود مقاله : محاسبات کوانتمی

⬅️ لینک خبر 

 فراخوان معاونت علمی برای توسعه هوش مصنوعی در حوزه عمران و حمل‌ونقل منتشر شد؛ پروژه‌ها تا ۱۲ ماه فرصت اجرا دارند.

معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری با انتشار فراخوانی جدید، از حمایت از توسعه فناوری و کاربرد هوش مصنوعی در حوزه عمران و حمل‌ونقل خبر داد؛ فراخوانی که با هدف رفع چالش‌های کلان، تقویت شرکت‌های دانش‌بنیان و ایجاد بازار برای محصولات مبتنی بر هوش مصنوعی طراحی شده است.

معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری فراخوان تازه‌ای را با محوریت هوش مصنوعی در حوزه عمران و حمل‌ونقل منتشر کرده است؛ فراخوانی که هدف آن، حمایت از راهکارهای نوآورانه برای حل مسائل و چالش‌های مهم این حوزه و همچنین تقویت نقش شرکت‌های دانش‌بنیان در زنجیره نوآوری کشور است.

این فراخوان در ادامه سیاست‌های حمایت از فناوری‌های پیشرفته، به‌دنبال آن است که زمینه‌ای برای همکاری میان بازیگران تخصصی حوزه هوش مصنوعی و فعالان حوزه عمران و حمل‌ونقل ایجاد کند. بر اساس این برنامه، پروژه‌هایی در اولویت قرار می‌گیرند که بتوانند به حل مسائل کلان و اولویت‌دار ملی کمک کنند و در عین حال، قابلیت اجرا و بهره‌برداری عملی در فضای واقعی صنعت را داشته باشند.

یکی از اهداف اصلی این فراخوان، ایجاد پیوند میان نوآوری، صنعت و مصرف‌کننده است. این موضوع به‌ویژه در حوزه عمران و حمل‌ونقل اهمیت زیادی دارد، زیرا بسیاری از چالش‌های این بخش، از مدیریت ترافیک و بهینه‌سازی مسیرها گرفته تا ایمنی زیرساخت‌ها، پایش هوشمند پروژه‌های عمرانی و نگهداری پیش‌بینانه تجهیزات، نیازمند راهکارهای فناورانه و داده‌محور است.

در متن این فراخوان تأکید شده است که حمایت از طرح‌های فناورانه نباید صرفاً به تولید نمونه اولیه محدود شود، بلکه باید به ایجاد بازار برای محصولات مبتنی بر هوش مصنوعی نیز منجر شود. این نگاه نشان می‌دهد که سیاست‌گذار به‌دنبال توسعه پروژه‌هایی است که علاوه بر ارزش علمی، از قابلیت تجاری‌سازی و اثرگذاری اقتصادی نیز برخوردار باشند.

همچنین یکی دیگر از محورهای کلیدی این برنامه، کاهش ریسک سرمایه‌گذاری شرکت‌ها عنوان شده است. در بسیاری از پروژه‌های فناورانه، یکی از موانع اصلی رشد، نبود اطمینان نسبت به بازگشت سرمایه و دشواری ورود به بازار است. در چنین شرایطی، حمایت هدفمند معاونت علمی می‌تواند نقش مهمی در کاهش این ریسک و ترغیب شرکت‌ها به ورود فعال‌تر به حوزه هوش مصنوعی داشته باشد.

بر اساس شرایط اعلام‌شده، مدت زمان اجرای هر پروژه حداکثر ۱۲ ماه تعیین شده است. این محدودیت زمانی نشان می‌دهد که طرح‌ها باید در قالبی چابک، اجرایی و نتیجه‌محور طراحی شوند. چنین رویکردی به شرکت‌ها و تیم‌های فناور این پیام را منتقل می‌کند که پروژه‌ها باید در بازه‌ای مشخص به خروجی ملموس برسند و صرفاً در سطح ایده باقی نمانند.

نکته مهم دیگر در این فراخوان، الزام به مشارکت دو شخصیت حقوقی در هر طرح است. طبق اعلام معاونت علمی، هر طرح باید با حضور یک مجموعه متخصص در حوزه هوش مصنوعی و یک مجموعه متخصص در حوزه عمران و حمل‌ونقل ارائه شود. افزون بر این، حداقل یکی از این دو مجموعه باید دارای تأییدیه دانش‌بنیان در حوزه مرتبط باشد. این شرط، ضمن ارتقای کیفیت طرح‌ها، باعث می‌شود همکاری بین تخصص‌های مختلف به‌صورت واقعی و مکمل شکل بگیرد.

اهمیت این فراخوان زمانی بیشتر می‌شود که به نیازهای روزافزون صنعت عمران و حمل‌ونقل نگاه کنیم. امروزه مدیریت هوشمند زیرساخت‌ها، کنترل کیفیت پروژه‌های عمرانی، بهینه‌سازی حمل‌ونقل شهری و بین‌شهری، کاهش حوادث، استفاده از داده‌های بزرگ و تحلیل‌های پیش‌بینانه، از جمله حوزه‌هایی هستند که هوش مصنوعی می‌تواند در آن‌ها نقش تحول‌آفرین ایفا کند. از این رو، این فراخوان می‌تواند به بستری مهم برای شکل‌گیری راهکارهای بومی و کارآمد در این بخش تبدیل شود.

متقاضیان می‌توانند تا ۲۰ مردادماه سال جاری با مراجعه به سامانه خدمت درخواست خود را ثبت کنند. این بازه زمانی، فرصتی برای شرکت‌های دانش‌بنیان، استارتاپ‌ها، مراکز پژوهشی و مجموعه‌های فناور فراهم می‌کند تا با طراحی پروژه‌های مشترک، از حمایت‌های پیش‌بینی‌شده در این فراخوان بهره‌مند شوند.

در جمع‌بندی می‌توان گفت فراخوان جدید معاونت علمی در حوزه عمران و حمل‌ونقل، صرفاً یک دعوت به ارائه طرح نیست؛ بلکه تلاشی هدفمند برای توسعه کاربرد هوش مصنوعی در یکی از مهم‌ترین بخش‌های زیرساختی کشور است. اگر این فراخوان با مشارکت جدی بخش خصوصی، شرکت‌های دانش‌بنیان و نهادهای تخصصی همراه شود، می‌تواند زمینه‌ساز تحول در مدیریت شهری، حمل‌ونقل هوشمند و ارتقای بهره‌وری پروژه‌های عمرانی باشد.