وبینارهای سایکت

ابررسانایی توپولوژیک یکی از زمینه‌های نوظهور در فیزیک است که هم به لحاظ بنیادی و هم از دیدگاه کاربردی، به‌ویژه در رایانش کوانتومی مقاوم در برابر خطا اهمیت یافته است. یکی از مسیرهای جالب برای دستیابی به چنین فازهایی، استفاده از ناهنجاری‌های مناسب در ابررساناست. این ناهنجاری‌ها می‌توانند حالتی مفید در مکانیسم ابررسانای موسوم به حالت (YSR) را ایجاد کنند. وقتی تعداد زیادی از این ناهنجاری‌ها به صورت زنجیره‌ای یا خوشه‌ای کنار هم قرار گیرند، بستری برای ظهور ابررسانایی توپولوژیک و فرمیون‌های ماجورانا پدیدار باشد. در این سخنرانی ابتدا مروری کوتاه بر پدیده ابررسانایی و ویژگی‌های آن خواهم داشت. سپس توضیح می‌دهم که چرا ناهنجاری‌ها می‌توانند نقش تعیین‌کننده داشته باشند. در ادامه، نشان می‌دهم که این ناهنجاری‌ها می‌توانند به بستری برای کشف فازهای جدید کوانتومی تبدیل شوند. در پایان نیز به چشم‌اندازهای این حوزه‌ی جذاب در طراحی سامانه‌های کوانتومی اشاره می‌کنم.

ما فازهای معمول ماده مانند گاز، مایع و جامد را به عنوان فازهای تعادلی می‌شناسیم که حاصل برقراری تعادل ترمودینامیکی هستند. در این موارد، وجود یک حمام گرمایی برای رسیدن به تعادل ترمودینامیکی سیستمهای کلاسیک ضروری است. پرسش طبیعی این است: آیا برای یک سیستم کوانتمی، تعادل ترمودینامیکی همانند سیستم کلاسیک تعریف میشود و وجود حمام گرمایی لازم است؟ و آیا سیستم‌هایی وجود دارند که بدون رسیدن به تعادل ترمودینامیکی، مشخصه‌ی ویژه‌ای از خود نشان دهند؟ به عبارت دیگر، آیا می‌توان از «فازهای کوانتومی دینامیکی» سخن گفت که نه تعادل کلاسیک دارند و نه توسط حمام گرمایی تعریف می‌شوند؟ در این سخنرانی، نمونه‌هایی از چنین سیستم‌های کوانتومی ارائه خواهد شد که نشان‌دهنده‌ی ظهور فازهای دینامیکی کوانتومی هستند. همچنین به‌طور خلاصه به گذار بین فازهای کوانتومی دینامیکی پرداخته و مثال‌هایی کاربردی از آن بیان خواهد شد.

 آزمایشهای حوزه فیزیک اتمی، علاوه بر ارائه نتایج برای آشنایی بشر با ساختار بنیادین اتمها و چگونگی برهمکنش آنها با میدانهای الکترومغناطیسی، کاربردهای زیادی دارند که به تدریج در صنعت و زندگی روزمره انسانها نیز وارد می شوند. از جمله این کاربردها میتوان به حسگرهای اتمی، ساعت‌های اتمی، ادوات مبتنی بر تداخلسنجی اتمهای سرد، فناوری‌های مبتنی بر اتمهای ریدبرگ و... اشاره کرد. یکی از مهمترین پیش نیازها برای انجام همه این آزمایشها، شناخت و تفکیک دقیق ترازهای انرژی اتمها و همچنین گذارهای امکانپذیر بین آنها است. در این ارائه پس از مروری بر گذارهای اتمی و آشنایی با طیف سنجی لیزری آنها، به نقش گذارهای اتمی در کاربردهای مختلف و چگونگی بکارگیری آنها خواهیم پرداخت.

فرایند خنک سازی و کاربرد اتمهای سرد اکنون به دهه چهارم بلوغ خود ورود پیدا کرده است. یکی از مهمترین کاربردهای اتمهای سرد، حوزه گرانش و یا شتاب سنجی است، که دقتهای بی سابقه ای از سنجش این پارامترها ارایه کرده اند. اندازه گیری شتاب مکانیکی و یا گرانشی دارای اهمیت در چند حوزه از جمله در فیزیک بنیادی است، جایی که ممکن است اندازه گیریهای دقیق، اصل هم ارزی نسبیت و قوانین نیوتن را هدف ارزیابی مجدد قرار دهد، و یا در کشف امواج گرانشی مورد استفاده قرار گیرد. اما در حوزه فناوری، اکنون محصولات تجاری بر اساس اتمهای سرد روانه بازار شده اند. دقت اندازه گیری شتاب گرانشی در این دستگاهها به رقم بی سابقه 10^(-8) m/s^2 رسیده است، که دو مرتبه بزرگی از حساس ترین شتاب سنجهای کلاسیکی با ساختار MEMS (پیزوالکتریک)، دقیقتر هستند. از اینرو، کاربرد این اسبابها در سامانه های ناوبری که دقت بالا هم در شتاب خطی و هم زاویه ای مورد تقاضا است، مطرح می باشد. ولی، شتاب سنجهای اتمی هنوز کند عمل میکنند و کاربرد آنها فعلا محدود به مسایلی است که تغییرات اندک شتاب جاذبه، بدلیل وجود معادن، و یا مخازن گاز یا نفت و حتی کشف تهی جاهای پنهان در زمین، اتفاق می افتد. پروژه های مشترکی هم در حال پیگیری است که هدف ارسال این سامانه ها به فضا و مطالعه فیزیک بنیادی است. بدلیل عدم وجود جاذبه، دقتها خیلی افزایش پیدا میکنند و چشم انداز، دستیابی به آشکارساز اینرسی کوانتومی با دقت 10^(-12) m/s^2 (در پهنای باند 1 هرتز) می باشد.

فرايند پايين تبديل پارامتريك خودبخودي(SPDC)، یک فرآیند نوری غیرخطی است كه در این فرایند یک فوتون پمپ به زوج فوتون درهمتنيده با فرکانس کمتر سیگنال و ایدلر بطور خودبخودی تبدیل می شود . SPDC قلب بسیاری از آزمایش های اپتیک کوانتومی نظير رمزنگاری کوانتومی، كامپيوتر کوانتومی، كوانتوم بايولوژي، اندازه شناسی کوانتومی و همچنین آزمایشهاي قوانین مبانی فیزیک کوانتومی مي باشد. در اين سخنراني به چيدمان هاي توليد زوج فوتون در همتنيده و كاربرد آن در تداخل سنج هاي كوانتومي و تصويربرداري و اندازه گيري هاي كوانتومي و... خواهيم پرداخت.

توسعه فناوری کوانتوم تا کنون امیدهای زیادی را برای بازارهای هدف متفاوت به وجود آورده است. گاهی اوقات رویکرد و موتور محرک این فناوری کارکردهای ویژه و گاهی آینده پول‌ساز آن ارزیابی می‌شود. این ارائه با پیشنهاد یک زیست بوم ترکیبی، نقش و تاثیر فناورس کوانتومی در توسعه فناوری کشور را ارزیابی میکند.

در این سخنرانی، به زمینه جذاب اپتومکانیک می‌پردازیم، جایی که فوتونها و فونونها با یکدیگر در برهمکنش هستند و زمینه ی بین‌رشته‌ای جذابی را ایجاد می‌کنند. در این راستا، به بیان سامانه‌‌‌های میکرونی یکپارچه منحصر به فرد فوتونیکی-فونونیکی برای مطالعه تعامل بین فوتون‌ها و فونون‌ها پرداخته خواهد شد. در مورد مکانیسم‌ تولید فونون‌ها در این بستره و مفهوم فونون‌ها به عنوان واحد پایه ارتعاشات مکانیکی در ساختار فوتونیکی اشاره می‌شود و در ادامه روش‌‌‌های آزمایشگاهی مختلف مطالعه فونون‌ها در سامانه‌‌‌های نانومقیاس بررسی خواهد شد.