تدوین سرفصل‌های درسی کوانتوم برای مدارس در دانشگاه شریف

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از دانشگاه صنعتی شریف، دکتر جواد صالحی عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف، رئیس مرکز کوانتوم شریف و رئیس گروه کوانتوم و هوش مصنوعی فرهنگستان علوم با اشاره به تجربه و فعالیت ۴۵ ساله‌اش در حوزه پژوهش در سیستم‌های مخابراتی گفت: طی سال‌های فعالیتم تقریبا هر ده، پانزده سال یک‌بار شاهد انقلابی در فناوری‌های سیستم‌های اطلاعات و مخابرات بوده‌ام. انقلابی که در حال حاضر در مباحث داده‌های شبکه‌ها در حال شکل گیری است شامل دو موضوع ؛ هوش مصنوعی و کوانتوم است.

وی با بیان توضیحاتی در خصوص پیشینه فناوری کوانتوم در دنیا گفت: کوانتوم پدیده‌ای است که در اوایل قرن بیستم توسط جمعی از دانشمندان ارائه شد. در ۹۰ سال اول مسئله کوانتوم به سمت ادوات و سیستم‌های الکترونیکی رفت و در این خصوص مورد بحث قرار گرفت و بسیاری از اختراعاتی مانند ترانزیستور، لیزر و… که در دهه چهل، پنجاه و شصت میلادی انجام شد وابسته و تحت تاثیر علوم کوانتوم بود. اما در سی سال اخیر علوم کوانتوم وارد مباحث اطلاعات و داده‌های کوانتومی شد و برای استفاده در سیستم‌های محاسباتی مثل کامپیوترهای کوانتومی، سیستم‌های مخابراتی کوانتومی، اینترنت کوانتومی، حسگرها، داده‌های کوانتومی، هوش مصنوعی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.

وی با اشاره به اهمیت این فناوری گفت: دلیل عمده برای استفاده از فناوری کوانتوم این است که تفاوت بسیار زیادی از لحاظ کارایی پردازش و ترفندها بین سیستم‌های کلاسیک و سیستم‌های کوانتومی وجود دارد. مثلا یک مسئله را اگر بخواهیم در سیستم‌های کلاسیک حل کنیم شاید هزاران سال طول بکشد اما با استفاده از فناوری کوانتوم چنین مسئله‌هایی در کمتر از چند دقیقه حل خواهد شد.

فعالیت شریفی‌ها در مرزهای دانش کوانتوم

استاد دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف در ادامه گفت؛ در ایران نیز خوشبختانه افرادی که در دانشگاه‌ها و صنایع فعال هستند به موقع به علم کوانتوم پرداخته‌اند و این علم را در سطح کشور و در دانشگاه‌ها اشاعه دادند. به عنوان مثال در دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف بیش از ۲۵ سال است که دروس متعددی در زمینه کوانتوم، محاسبات کوانتومی، اطلاعات کوانتومی، حسگرهای کوانتومی ارائه می‌شود. اما اخیراً مسئله کوانتوم فراتر از رشته فیزیک رفته و رشته‌هایی چون مهندسی برق، مهندسی کامپیوتر و ریاضیات نیز تحت تاثیر مفاهیم بنیادین کوانتوم قرار گرفته است. به عنوان مثال در دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف استادان بسیار مجرب و بنامی مباحث بنیادین کوانتوم را در مقاطع کارشناسی‌ارشد و دکترا تدریس می‌کنند و پژوهش‌های گسترده‌ای را در این زمینه شروع کرده‌ایم. همچنین آزمایشگاه مرکز کوانتوم شریف نیز که در دانشکده مهندسی برق دانشگاه مستقر است، فعالیت‌های گسترده‌ای را در زمینه کوانتوم انجام می‌دهد.

وی گفت: درحال حاضر با همکاری دانشکده مهندسی برق و دانشکده فیزیک دانشگاه و با همراهی استادانی از دانشکده مهندسی کامپیوتر و دانشکده ریاضی موفق شدیم «مرکز کوانتوم شریف» را احداث کنیم. با توجه به اینکه فناوری کوانتوم یک تخصص بین رشته‌ای است، این مرکز تلاش می‌کند تا همکاری بین پژوهشگران دانشکده‌های مختلف را سهل و آسان کند و خوشبختانه به واسطه این مرکز موفق شدیم چندین پروژه خوب از دولت و مراکز علمی دریافت کنیم. امیدوار هستیم که مرکز کوانتوم شریف را به پژوهشکده کوانتوم شریف ارتقا دهیم و با وقوع این موضوع امکانات بیشتری برای انجام فعالیت‌های علمی در زمینه کوانتوم خواهیم داشت.

صالحی یادآور شد؛ در حال حاضر رقابت شدیدی بین قدرت‌های بزرگ دنیا (چین، اروپا، آمریکا و روسیه) در حوزه فناوری‌های کوانتوم وجود دارد. ما هم باید سهمی در رابطه با تولید علم کوانتوم در زمینه فناوری‌های محاسباتی و مخابراتی، حسگرها، تئوری اطلاعات کوانتومی و… داشته باشیم و نگذاریم که علم کوانتوم از مباحث علمی کشور دور باشد.

رئیس گروه کوانتوم و هوش مصنوعی فرهنگستان علوم افزود: خوشبختانه در کشور فعالیت‌های خوبی صورت گرفته و تلاش کردیم که پا به پای پیشرفت علم در دنیا گام برداریم و عقب نمانیم. امیدواریم که با کمک تصمیم‌گیران کشور، بودجه‌های خوبی را برای تاسیس آزمایشگاه‌های آموزشی و پژوهشی در حوزه کوانتوم اختصاص داده شود تا دانشجویان در بدو ورود به دانشگاه با مباحث پیچیده و بنیادین فناوری کوانتوم در این آزمایشگاه‌ها آشنا شوند و به تبع آن علم کوانتوم در کشور شتاب خوبی پیدا کند.

رئیس مرکز کوانتوم شریف افزود: در حال حاضر، کشورهای حوزه خلیج فارس با تخصیص بودجه‌های کلان و خرید سیستم‌های پیشرفته کوانتوم، آزمایشگاه‌ها و موسسات مجهزی را احداث کرده‌اند و از لحاظ امکانات، تجهیزات و محیط‌های آزمایشگاهی و… در جایگاه بهتری نسبت به ما قرار دارند. اما از لحاظ نیروی انسانی متخصص، متفکر و دانشمند، از نظر پژوهش، ثبت ایده و اختراع، کشور ما و پژوهشگران ما در منطقه پیشتاز هستند و جایگاه بسیار بالایی دارند.

وی خاطرنشان کرد؛ در دهه اخیر فناوری کوانتوم در کشور شتاب بسیار زیادی داشته و اگر بودجه‌های بیشتری به این موضوع اختصاص داده شود بی‌شک شاهد رشد چشمگیری خواهیم بود.

لزوم ورود مفاهیم کوانتوم به دروس دبیرستان و مدارس

عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف خاطرنشان کرد؛ در حال حاضر در کشورهای پیشرفته‌ای چون؛ استرالیا، آمریکا و کشورهای اروپایی، آموزش مفاهیم کوانتوم در مدارس آغاز شده است. و با توجه به اینکه فناوری کوانتوم در حال گسترش و فراگیری است بسیاری از دانشگاه‌های کشورهای پیشرفته در حال تاسیس دانشکده مهندسی و علوم کوانتوم هستند چون می‌دانند دنیا در آینده نه چندان دور نیاز بسیار زیادی به متخصصین و مهندسین حوزه کوانتوم خواهد داشت در نتیجه برای برآورده کردن این نیاز لازم است که دانشکده‌های تخصصی به پرورش مهندسین و محققین در کاربردهای؛ مخابرات کوانتومی، کامپیوترهای کوانتومی، حسگرها، ماهواره‌ها، ادوات و رادارهای کوانتومی و … بپردازند.

رئیس گروه کوانتوم و هوش مصنوعی فرهسنگستان علوم با اشاره به اقداماتی که تاکنون در این خصوص صورت گرفته گفت: با توجه به اینکه در حال حاضر موضوع آموزش و تدریس مفاهیم کوانتوم صرفاً در مقاطع کارشناسی‌ارشد و دکترا در حال اجراست. در مرکز کوانتوم شریف در حال تدوین دروس متعددی هستیم تا مباحث مربوط به اطلاعات و محاسبات کوانتومی در سال‌های دوم و سوم مقطع کارشناسی ارائه شود.

وی افزود؛ در اقدامی مهم و هدفمند که به صورت مشترک توسط گروه کوانتوم و هوش مصنوعی فرهنگستان علوم و جمعی از استادان دانشگاه صنعتی شریف انجام شده است. گزارش‌هایی را تدوین کرده‌ایم با این خروجی که لازم است مسئله کوانتوم و آموزش مفاهیم این علم در سطوح دبیرستان گنجانده شود. با توجه به پیچیدگی مفاهیم کوانتوم لازم است که دانش آموزان از دوران دبیرستان با مفاهیم اولیه آن آشنا شوند. در همین خصوص در مرکز کوانتوم دانشگاه صنعتی شریف در حال تدوین سرفصل‌های درسی هستیم تا مشخص شود که مفاهیم فناوری کوانتوم در چه سطحی باید در مدارس تدریس شود و امیدوار هستیم تا با برگزاری جلساتی با وزارت آموزش و پرورش به این نقطه برسیم که مباحث کوانتوم در دبیرستان‌ها ارائه شود.

صالحی خاطرنشان کرد: تا کنون برای اینکه بتوانیم در دنیا خود را مطرح کنیم، تمرکز اصلی‌مان بر پژوهش در مرزهای دانش کوانتوم بوده، اگر مرکز کوانتوم شریف به پژوهشکده تبدیل شود، بی‌شک امکانات بیشتری خواهیم داشت و این امکان فراهم می‌شود که از طریق ارائه دروس و دوره‌های آموزشی، دانش آموزان را با مفاهیم بنیادین کوانتوم آشنا کنیم.

وی افزود: کوانتوم فناوری بسیار پیشرفته‌ای است و فراتر از تجارب روزمره ما قرار گرفته است. تاثیر فناوری‌های کوانتومی را درآینده نه چندان دور در ساخت داروهای بسیار پیشرفته و علوم زیستی به وضوح خواهیم دید.

توصیه‌هایی به مسئولین و جوانان

رئیس مرکز کوانتوم دانشگاه صنعتی شریف در ادامه صحبت‌هایش گفت: مسئله کوانتوم مسئله بسیاری جدی است و خوشبختانه دانشمندان ما پا به پای دنیا در حال حرکت و پژوهش در این حوزه هستند. با ارائه دروس پیشرفته و با کیفیت برای جوانان پرتلاش و مستعد در حال بومی کردن علم کوانتوم در کشور هستیم. نکته‌ای که خیلی مهم است مسئله بودجه است ما نیاز داریم تا با تخصیص بودجه از سوی دولت و مسئولین، آزمایشگاه‌های پیشرفته آموزشی و پژوهشی احداث کنیم. علی رغم اینکه جوانان ما از لحاظ تئوری در مباحث ریاضیات و مفاهیم فیزیک بسیار قوی هستند، اما لازم است که به صورت ملموس در آزمایشگاه‌ها با این فناوری آشنا شوند و بتوانند برای این فناوری‌ها طراحی مهندسی انجام داده و آن را پیاده‌سازی کنند.

وی اذعان داشت: خوشبختانه مسئولین و تصمیم‌گیران کلان کشور تا حدی نسبت به اهمیت مسئله کوانتوم آگاه و واقف هستند. امیدوارم که همانطور که دانشگاه‌ها، استادان و دانشجویان ما به طور خیلی جدی و مستمر در این زمینه در حال تحقیق و پژوهش هستند، مسئولین نیز که روند پیشرفت کشور و تخصیص بودجه را برعهده دارند به شکل خیلی جدی‌تری به این مسئله بپردازند.

صالحی در پایان خطاب به دانشجویان جوان و مستعد کشور گفت: با توجه به اینکه فناوری کوانتوم فناوری بکر و تازه‌ای است، در آینده نه چندان دور به یک فناوری اثرگذار و موثر تبدیل خواهد شد. به دانشجویان توصیه می‌کنم اگر هرچه سریع‌تر با مفاهیم کوانتوم آشنا شوند، می‌توانند راهی را پیدا کنند که در این زمینه نقش‌آفرینی کنند و در سطح جهان بدرخشند. با توجه به پتانسیل‌هایی که در دانشگاه‌ها وجود دارد، امیدوار هستیم در نسل بعدی یک جامعه قوی در زمینه علوم و فناوری و مهندسی کوانتوم داشته باشیم تا کشور عزیزمان بتواند در این زمینه بدرخشد و پرچمدار باشد.