افتتاحیه همایش

• مسلم زارعی

همبستگی‌های کوانتومی و نقش آن‌ها در عدم قطعیت آنتروپی و باتری‌های کوانتومی

• شهریار سلیمی

همبستگی‌های کوانتومی از خواص مهم غیر کلاسیکی سامانه های فیزیکی هستند که در دهه های اخیردر ارتباط با آنها تحقیقات بسیاری صورت گرفته است. اهمیت این شاخه از علم فیزیک به اندازه ای است که جایزه نوبل فیزیک در سال ۲۰۲۲ میلادی به دانشمندانی تعلق گرفت که در این حوزه کار می کنند. در این سخنرانی نخست به معرفی و بررسی درهم‌تنیدگی و ناهمخوانی کوانتومی (به عنوان همبستگی های کوانتومی) و سپس به نقش بارز آنها در رخداد پدیده های فیزیکی و محاسبات دقیق مربوط به آنها پرداخته و این نقش را در بدست آوردن عدم قطعیت آنتروپی، توان و کار استخراج شده از باتریهای کوانتومی مورد مطالعه قرار می دهیم.

پردازش سیگنال‌های کوانتومی در ارتباطات و محاسبات کوانتومی

• محمد رضایی

نور کوانتومی درعلم و فناوری اطلاعات کوانتومی نقش اساسی دارد. بگونه ای که نقش بی بدیلی در حوزه های مختلف پردازش اطلاعات کوانتومی مانند ارتباطات کوانتومی و تصویربرداری کوانتومی ایفا می‌کند و همچنین امید است که نقش تعیین کننده ای در محاسبات کوانتومی آینده داشته باشد. یکی از مهمترین دلایل چنین طیف وسیعی از کاربردها این است که نور برای در برگرفتن اطلاعات کوانتومی و ماهیت سیگنال کوانتومی پیدا کردن بستر های متنوع و با ظرفیت اطلاعاتی بالایی ارائه می‌کند. این بستر ها عبارت اند از قطبش، رنگ یا طیف فرکانسی، بازه زمانی و تصویر یا جبهه موج نور و تعداد فوتون و کوادرچرها در سیگنال کوانتومی نوری است. از این رو یافتن روش‌های بهینه و خلاقانه جهت تعبیه و پردازش اطلاعات کوانتومی بر روی بسترهای مختلف سیگناهای کوانتومی نوری می‌تواند نقش فزاینده وتعیین کننده ای بر فناوری های مختلف اطلاعات کوانتومی داشته باشد. در این سخنرانی تکنیک های مختلف پردازش سیگنالهای کوانتومی بر روی بستر های مختلف نور و نقش آنها در فناوری های مختلف کوانتومی بالاخص محاسبات و ارتباطات کوانتومی منجمله شبکه های ارتباطاتی دسترسی چندگانه و پیاده سازی گیت های کوانتومی نوری پرداخته خواهد شد.

Superconducting circuit optomechanics: from milli second quantum decoherence to topological lattice

• امیر یوسفی

Quantum control and measurement of mechanical oscillators have been achieved by coupling mechanical oscillators to auxiliary degrees of freedom in the form of optical or microwave cavities, allowing numerous advances such as quantum state transfer or mechanical entanglement. An enduring challenge in constructing such hybrid systems is the dichotomy of engineered coupling to an auxiliary degree of freedom, while being mechanically well isolated from the environment, that is, low quantum decoherence – which consists of both thermal decoherence and dephasing. We overcome this challenge by introducing a superconducting circuit optomechanical platform with a directly measured thermal decoherence rate of 20.5 Hz (corresponding to 7.7 milli-second T1) as well as a pure dephasing rate of 0.09 Hz. This enables us to reach to 0.07 quanta motional ground state occupation (93% fidelity) and realize mechanical squeezing of -2.7 dB below zero-point-fluctuation.

شرحی از آزمایشی قدیمی درباره نامساوی بل و پارادوکس انیشتین- پودولسکی- روزن

• محمد لامعی رشتی

با اثبات نامساوی بل در اواسط دهه 1960 میلادی، امکان انجام آزمایش‌هائی در مورد پایه‌های نظری مکانیک کوانتمی فراهم شد و آزمایش هائی هم انجام گرفت. نتایج این آزمایش ها متضاد بودند. در نتیجه انجام آزمایش های دیگری لازم بودند. یکی از این آزمایش ها، در نیمه اول دهه 1970، در مرکز تحقیقات هسته ای ساکلی در فرانسه با زوج در هم تنیده پروتون انجام گرفت که نتایج آن با مکانیک کوانتمی سازگار بودند. در این مقاله، پس از شرح کوتاهی از آزمایش های متقدم، به شرح آزمایش پراکندگی پروتون پروتون می پردازیم و اشاره کوتاهی هم به نتایج آزمایش های بعدی می کنیم.

فراوری اطلاعات کوانتومی در سامانه های دو-بعدی

• مهدی عبدی

سامانه های مبتنی بر مواد دو-بعدی از یک سو و فراوری کوانتومی از سوی دیگر، دو موضوعی هستند که طی دو دهه اخیر مورد علاقه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته اند. در این سخنرانی به بررسی امکان استفاده از سیستم های دو-بعدی جهت پیاده سازی برخی از فناوریهای کوانتومی به ویژه حسگری کوانتومی و محاسبات کوانتومی می‌پردازیم. سپس به طور ویژه بر روی ساختار هگزاگونال نیترید بور تمرکز کرده و لوازم استفاده از آن به عنوان بستری مناسب در حوزه فناوریهای کوانتومی را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

gate- based quantum computing with super conducting circuits

• محسن اکبری

Circuit quantum electrodynamics (QED) is the study of the interaction of nonlinear superconducting circuits, acting as artificial atoms for quantum information processing, with quantized electromagnetic fields in the microwave-frequency domain. In recent decades, the emergence of quantum information science has intensified research toward using these circuits as qubits in quantum information processors. In this presentation I will describe how it now plays an essential role in current approaches to gate-based quantum computing with superconducting circuits.

پیاده‌سازی گیت‌های کوانتومی برای سیستم یون‌های محصور در رژیم برهم‌کنش قوی

• مهدی صامتی

گیت‌هاي کوانتمی واحدهاي سازنده کامپیوترهاي کوانتومی هستند. در سیستم یون‌هاي محصور، ایـن گیـت هـاي کـوانتومی معمولا در رژیم برهمکنش ضعیف بین لیزر و یونها پیاده سازي می شوند تا قابلیت کنترل و دقت گیت کوانتومی حفظ شود. این امر به کاهش سرعت پردازش اطلاعات در گیت می انجامد. با افزایش قدرت برهمکنش لیزر-یون امکان افزایش سـرعت پردازش اطلاعات فراهم می شود. اگرچه با توجه به حساسیت اطلاعات کوانتومی نسبت بـه اخـتلالات محـیط، ایـن افـزایش سرعت مطلوب است ولی سیستم در این رژیم از حالت خطی خارج می‌شود و کنترل آن به سـادگی انجـام نمـی پـذیرد. در این سخنرانی روشی براي کنترل و پیاده سازي گیتهاي کوانتومی در سیستم یـون‌هـاي محصـور در رژیـم بـرهمکنش قوي ارائه می شود.

معیار درهم‌تنیدگی برای سیستم‌های چند جزئی براساس اطلاعات فیشر کوانتومی

• یحیی اکبری

بعد از بحث مختصري در مورد اطلاعات فیشر کوانتومی، نامساوي هایی را به دست می آوریم که همه حالت هاي کوانتومی جداپذیر آنها را برآورده می کنند. بنابراین حالت هاي کوانتومی که این نامساوي ها را نقض می کنند حالت هاي درهم تنیده هستند. البته حالت هاي کوانتومی نیز وجود دارند که این نامساوي ها را برآورده می کنند و بنابراین، این نامساوي ها قادر به تشخیص آنها نیستند. پس این نامساوي ها معیارهاي کافی براي درهم تنیدگی هستند. معیار حاصل مکمل معیار ترانهاد جزئی مثبت است زیرا می تواند تعدادي از حالت هاي درهم تنیده با ترانهاد جزئی مثبت را نیز تشخیص دهد. حالت هاي کوانتومی که به وسیلۀ این معیار تشخیص داده می شوند در انجام مترولوژي کوانتومی مفید هستند.

بهینه‌سازی منابع و سنجه‌های کوانتومی به کمک دستکاری کیوبیت‌ها

• علی مرتضی‌پور

هر سیستم کوانتومی واقعی به طور اجتناب ناپذیری با محیط اطراف خود برهمکنش می‌کند. چنین برهمکنش‌های خود به خودی عمدتاً منجر به از بین رفتن همدوسی و سایر منابع کوانتومی موجود در سیستم‌های کوانتومی می‌شود. اما حفظ منابع کوانتومی از جمله درهم‌تنیدگی که به عنوان اصلی‌ترین منبع برای انقلاب کوانتومی جدید به شمار می‌رود، بسیار حائز اهمیت است. بنابراین اعتبار سنجی تجربی و کنترل منابع کوانتومی یک سیستم کوانتومی باز از اهداف مهم نظریه اطلاعات کوانتومی است. از سوی دیگر، امروزه فناوری‌های کوانتومی که قادر به دستکاری سیستم های کوانتومی منفرد باشند، به شدت در حال توسعه هستند. نشان می‌دهیم دستکاری کیوبیت‌ها به روش‌هایی مختلف نظیر اعمال میدان خارجی، به حرکت در آوردن آنها و همچنین مدوله سازی فرکانس گذار آنها می‌تواند نقش سازنده‌ای را در جهت حفاظت و کنترل منابع کوانتومی ایفا نماید. ضمن اینکه اثبات می‌نماییم، چنین دستکاری‌های این امکان را بدست می‌دهد تا سنجه‌های مختلف رفتار کوانتومی سیستم‌های باز را به دقت مورد مطالعه قرارداده و نقاط ضعف آنها را برطرف نماییم.

ستاد اپتیک و کوانتوم- معاونت علمی ریاست جمهوری

• علی اسفندیار (ستاد اپتیک و کوانتوم- معاونت علمی ریاست جمهوری)

نشست کوانتوم اصفهان (ویژه‌ی اساتید و مدعوین)

مخابرات کوانتومی مجتمع

• افسون سلطانی

مخابرات کوانتومی با هدف ایجاد ارتباط امن بین فرستنده و گیرنده بر اساس قوانین مکانیک کوانتومی، یکی از موضوعات مورد توجه در مباحث کوانتومی به شمار می رود. در سال‌های اخیر، استفاده از فناوری‌های مجتمع سازی در کاربردهای مخابراتی و پردازش اطلاعات کوانتومی پیشرفت‌های زیادی داشته است. افزاره‌های مجتمع با داشتن ویژگی‌های مهمی چون مقیاس‌پذیری، تکرارپذیری، هزینه‌ی کم و قابلیت اتصال به یکدیگر، ظرفیت ایجاد تحولات چشمگیر در زمینه‌ی محاسبات و ارتباطات کوانتومی را دارند. از همین رو، بررسی وضعیت کنونی و همچنین، چالش‌های پیش روی بسترهای مختلف مجتمع فوتونیکی به همراه افزاره‌های مربوطه، از ضرورت‌‌های گام نهادن در مسیر این تحولات است.

طیف‌سنجی کوانتومی توسط فوتون‌هایی که طیف را ندیده‌اند

• حمیدرضا محمدی

طیف‌سنجی کوانتومی، یکی از برون‌داده‌های علم اطلاعات کوانتومی است. این علم از دیدگاه انفورماتیک به جهان هستی می‌نگرد. از نقطه نظر این علم، صرف این‌که بتوانیم اطلاعاتی کسب کنیم که بتواند بین دو حالت فیزیکی همپوشان، تمایز قائل شود، تداخل کوانتومی بین این حالت‌ها از بین می‌رود. به بیان دیگر تداخل کوانتومی بین دو حالت وقتی رخ می‌دهد که تمییزپذیر نباشند. بر این پایه فرایند طیف‌سنجی کوانتومی با تکیه بر مفهوم «همدوسی القایی بدون گسیل القایی» کار می‌کند. انجام مشخصه‌یابی اپتیکی (طیف‎‌سنجی یا اسپکتروسکوپی) مواد (مانند اندازه‌گیری ضریب جذب، عبور و بازتاب ) در ناحیه‌ی مادون قرمز، IR، از طیف امواج الکترومغناطیسی شامل مواد (به صورت‌های جامد، مایع و گاز)، تیغه‌های اپتیکی، لایه‌ها یا پوشش‌های نازک اپتیکی توسط فوتون‌های دارای همبستگی کوانتومی ایده اصلی این سخنرانی است.

کاربردهای متنوع سامانه‌های الکترواپتومکانیک کوانتومی و کریستال‌های غیرخطی مولد SPDC در علوم و فناوری‌های کوانتومی

• علی معتضدی‌فرد

در این ارائه قصد دارم به معرفی اجمالی فعالیت های 8 ساله اخیرمان د ر زمینه کاربرد سامانه‌های الکترو-اپتومکانیک کوانتومی؛ فرایند SPDC در کریستالهای غیرخطی مرتبه‌ی دوم؛ و امواج ساختاریافته ی کوانتومی (فرم دهی شده) در مترولوژی و اطالعات کوانتومی بپردازم. سعی بر این است که بدون ورود به جزئیات، گستره ی وسیعی از کارهای تحقیقاتی را به اشتراک گذاشته تا در صورت تمایل از همکاری محققان و اساتید علاقه مند به این حوزه‌ها بهره مند شویم تا گامی استوارتر بسوی توسعه زیست بوم فناوری کوانتومی در ایران برداریم.

High dimensional quantum logic gates

• امین بابازاده

Transformations on quantum states form a basic building block of every quantum information system and quantum logic gates are one of the basis optical elements for them. In this presentation I will describe how it is possible to generate high dimensional quantum states and their corresponding logic gats. The created gates can be used in many applications such as generating high dimensional quantum Bell States which are a distinctive set of maximally entangled two-particle quantum states. They form the foundation for many quantum protocols such as teleportation, dense coding, and entanglement swapping.

حسگرهای مغناطیسی دقیق بر پایه گسیلنده‌های تک فوتون الماس

• حسین احمدوند (isfahan university of technology)

در این سخنرانی، گسیلندگی تک فوتون از نقص بلوری تهی جا-نیتروژن در الماس مورد بررسی قرار می گیرد. سپس چگونگی استفاده از بلورهای الماس حاوی این نقصها به عنوان حسگرهای خیلی دقیق میدان مغناطیسی مورد بحث قرار می گیرد.

Designing contextuality tests for witnessing various nonclassicalities of photons

• علی اسدیان

Photons exhibit many interesting quantum features, such as entanglement and bosonic indistinguishability, which contradict our classical view. The nonclassicality of entangled photons is best uncovered by Bell non-locality tests. In this talk, I explain other nonclassicality tests, based on the notion of contextuality, properly designed for witnessing each specific feature of photons.

پاسخ خطی سامانه‌های کوانتومی رانشی- اتلافی

• علی دلفی رضایی

پیشرفت‌های اخیر در علوم و فناوری‌های کوانتومیِ نوین، نیاز به پژوهش‌های نظری عمیق‌تری را به منظور شناخت هرچه بیشترِ پدیده‌های کوانتومی رانشی-اتلافی آشکار کرده است. نظریه پاسخ خطی که در فصل مشترک فیزیک ماده چگال، سامانه‌های کوانتومی بس ذره‌ای، و اپتیک کوانتومی قرار دارد قادر به توصیف طیف وسیعی از پدیده‌های کوانتومی است. در این میان، می‌توان به پدیده‌های جالبی مانند شکافتگی مدهای نرمال، شفافیت القاییده الکترومغناطیسی (Electromagnetically Induced Transparency)، کندسازی سرعت نور، تشدید فانو (Fano resonance)، و بهره القاییده اپتومکانیکی (Optomechanically induced gain) اشاره کرد. نکته اساسی برای توضیح چنین پدیده‌هایی، در مدل‌سازیِ ریاضیِ پاسخ خطی یک سامانه کوانتومی رانشی-اتلافی به یک اختلال ضعیف وابسته به زمان، و توصیف پذیرفتاری سامانه بر حسب تابع گرینِ آن، نهفته است. در این سخنرانی نشان می‌دهیم که چگونه می‌توان چنین پدیده‌هایی را با استفاده از نظریه پاسخ خطی در چهارچوب نظریه سامانه‌های کوانتومیِ باز توصیف کرد و همچنین به برخی کاربردهای مهم آنها در فناورهای کوانتومی نوین اشاره می‌کنیم.

چالش‌های پیش رو در توسعه‌ی سامانه‌های رمزنگاری کوانتومی

• محمد واحدی

در این ارائه، ابتدا مروری بر کلیات سامانه توزیع کلید کوانتومی، پروتکل های آن، روش های مختلف پیاده سازی آن و وضعیت کنونی پیاده سازی در کشورهای مختلف ارائه می شود. سپس نقاط آسیب پذیری و چالشهای مهم پیش روی توسعه سامانه های رمزنگاری کوانتومی مورد بحث قرار گرفت. نهایتا راهکارهای اصلی برای غلبه بر چالشهای موجود که مبتنی بر توسعه فناوری های جدید، روشهای جدید پیاده سازی و پروتکلهای جدید هست، ارائه خواهد شد.

بهبود عملکرد سامانه‌های توزیع کلید کوانتومی (QKD) در حضور قطعات غیرایده‌آل

• علی مهری تونابی

رمزنگاری کوانتومی در مقایسه با سایر فناوریهای کوانتومی، گسترش تجربی بیشتری داشته است. پرکاربردترین زمینه ی کاری رمزنگاری کوانتومی، توزیع کلید کوانتومی (QKD) است که با استفاده از پروتکل‌هایی بر پایه‌ی دانش فیزیک کوانتوم، برای تولید و توزیع کلید تصادفی با طول دلخواه در شرایط کاملا امن به‌کار می‌رود. مهمترین موضوع در هر سامانه ی QKD، امنیت است. تحت مجموعه‌ای از فرضیه‌ها، QKD از لحاظ نظری دارای امنیت بی قید و شرط است. اما در عمل، یک شکاف عمیق بین فرضیه‌های نظری و برپایی‌های تجربی QKD وجود دارد. وجود این شکاف به این دلیل است که قطعات واقعی ایده آل نیستند و از نواقص غیر قابل اجتنابی رنج میبرند. یک روش مهم برای بهبود عملکرد سامانه‌های QKD در حضور قطعات غیر ایده آل، استفاده از سامانه‌های چند بعدی است. در حالت کلی، تولید، کنترل، انتقال و آشکارسازی حالت های کوانتومی چند بعدی (کیودیت ها) ، پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر از حالت‌های دو بعدی (کیوبیت‌ها) است. در اینجا یک پروتکل QKD چند بعدی جدید، به نام پروتکل ترکیبی قطبش-فاز (PoP)، معرفی می‌شود که در آن ، مبادله‌ی کیودیت‌ها با استفاده از دو درجه ی نمادی فوتونی قطبش و فاز مربوط به یک ذره و با ترکیب پروتکل‌های 84BB استاندارد قطبشی و فازی صورت می‌گیرد.

اختتامیه و اهدای هدیه‌ی ویژه‌ی همایش به شرکت‌کنندگان!