او در ژانگ‌جیانگِ شانگهای به پژوهش در زمینه رایانش کوانتومی توپولوژیک می‌پردازد: «در بهترین دوران پژوهش‌های بنیادین قرار گرفته‌ام»

در سال ۲۰۲۴، Gao Bo در ۴۵ سالگی تصمیمی گرفت: او از Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology وابسته به Chinese Academy of Sciences جدا شد و به Tsung-Dao Lee Institute در Shanghai Jiao Tong University پیوست. او با پیوستن به تیم آکادمیسین Ding Hong، به یکی از اعضای کلیدی پژوهش‌های رایانش کوانتومی توپولوژیک، پژوهشگر ارشد این مؤسسه و استاد راهنمای دوره دکتری تبدیل شد. در سال ۲۰۲۶، روند توسعه صنعت فناوری کوانتومی در شانگهای شتاب گرفت. در ماه ژوئن، Shanghai Jiao Tong University و منطقه جدید Pudong به طور مشترک Zhangjiang Quantum Bay را راه‌اندازی کردند. ادغام عمیق صنعت، دانشگاه و پژوهش نه تنها افق‌های تازه‌ای پیش روی توسعه فناوری کوانتومی گشوده، بلکه توان علمی منطقه ژانگ‌جیانگ را نیز به طور چشمگیری گسترش داده است. Gao Bo با نگاهی به تغییر مسیر شغلی خود می‌گوید: «فرصت مشارکت در پروژه‌ای که می‌تواند مسیر تمدن بشری را دگرگون کند، موقعیتی است که شاید یک بار در طول عمر رخ دهد. من درست در بهترین دوران پژوهش‌های بنیادین وارد این عرصه شدم.» Gao Bo (راست) در آزمایشگاه. عکس: ارسالی از سوی مصاحبه‌شونده مشارکت در توسعه فناوری راهبردی امنیت اطلاعات رایانش کوانتومی توپولوژیک چیست؟ Gao Bo برای توضیح آن از تمثیلی ساده استفاده می‌کند. «مفهوم توپولوژی در اصل از هندسه می‌آید. فرض کنید دو مورچه داریم؛ یکی روی یک طوقه (دونات) و دیگری روی یک صفحه صاف حرکت می‌کند. اگر از نمای بسیار نزدیک نگاه کنید، تفاوتی بین حرکت روی طوقه یا صفحه صاف متوجه نمی‌شوید. اما با فاصله گرفتن دوربین، تمایز بنیادین در یک نگاه مشخص می‌شود؛ نیازی به اندازه‌گیری میزان صافی صفحه یا شعاع طوقه نیست. با نگاه کلی کاملاً آشکار است که این دو با هم متفاوتند.» ایده بنیادین رایانش کوانتومی توپولوژیک این است که داده‌های کوانتومی در ویژگی‌های کلی کل سامانه کدگذاری شوند، نه این‌که مانند روش‌های مرسوم در یک نقطه محلی در فضا ذخیره گردند. Gao Bo می‌گوید: «این سامانه به سادگی تحت تأثیر نویزهای محیطی قرار نمی‌گیرد، درست شبیه به یک تصویر هولوگرافیک. در فیلم‌های عکاسی معمولی، اگر نیمی از فیلم برش بخورد، تصویر ناقص می‌شود؛ اما اگر یک فیلم هولوگرافیک را به دو نیم تقسیم کنید و به آن نور بتابانید، تصویر سه‌بعدی همچنان به طور کامل پدیدار می‌شود.» او تأکید می‌کند که رایانش کوانتومی توپولوژیک پایداری بسیار بالایی در برابر نویز دارد؛ «حتی اگر یک بخش از بین برود، سایر بخش‌ها داده را حفظ می‌کنند.» پیوند Gao Bo با رایانش کوانتومی توپولوژیک ریشه‌دار است. او در سال ۲۰۰۶ مدرک دکتری خود را از Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) دریافت کرد و در دوره پسادکتری خود در Max Planck Institute for Solid State Research در آلمان به پژوهش در زمینه عایق‌های توپولوژیک پرداخت. او در سال ۲۰۱۲ به کشور بازگشت و به عنوان پژوهشگر به Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology پیوست؛ با وجود تمرکز بر الکترونیک ابررسانا، فعالیت‌های او از جنبه‌های فنی متعددی با رایانش کوانتومی هم‌پوشانی داشت. در سال ۲۰۱۸، تیم Ding Hong با همکاری گروه پژوهشی Gao Hongjun موفق شدند برای نخستین بار حالت‌های مقید انرژی-صفر مستقل از مکان را در ابررساناهای پایه-آهن ثبت کنند و شواهد قاطعی از حضور مدهای انرژی-صفر مایورانا به دست آورند. پس از آن، Ding Hong و گروهش تیمی ویژه را برای طراحی و ساخت یک رایانه کوانتومی توپولوژیک با قابلیت تحمل خطای ذاتی تشکیل دادند. سال‌ها تجربه پژوهشی باعث شد Gao Bo ظرفیت تحول‌آفرین این حوزه را به خوبی درک کند. ویژگی‌های رایانش کوانتومی، آن را به یک فناوری راهبردی در حوزه امنیت ملی اطلاعات و توسعه صنایع آینده تبدیل کرده است. امروزه کشورهای جهان برای پیشتازی در عرصه کوانتوم در رقابت هستند و فناوری کوانتومی به کانون اصلی رقابت‌های علمی و فنی بین‌المللی بدل شده است. «مرز میان پژوهش‌های بنیادین و کاربردی به طور فزاینده‌ای کم‌رنگ شده و انتقال دانش از مرحله پایه به مرحله کاربردی سرعت چشمگیری یافته است؛ مسائل کلان علوم پایه مستقیماً با اولویت‌های راهبردی ملی گره خورده‌اند.» حرکت رایانش کوانتومی از آزمایشگاه به مرحله کاربرد عملیاتی به باور Gao Bo، شکل‌گیری خوشه‌های صنعتی برای پژوهشگران نقشی حیاتی دارد و مزیت ژانگ‌جیانگ نیز در حضور گسترده پژوهشگران و تکمیل زنجیره صنعتی نهفته است. «اگر در آزمایشگاه به قطعه‌ای نیاز داشته باشیم، می‌توانیم چند قدم آن‌طرف‌تر آن را از همکاران به امانت بگیریم. تیم Ding Hong برای پژوهش‌های خود نیاز به ساخت ابررساناهای توپولوژیک ذاتی دارد و آزمایش‌های اولیه این ماده در تأسیسات کلان‌علمی Shanghai Synchrotron Radiation Facility انجام شده است.» با پیشرفت پژوهش‌ها، ضرورت پیوند عمیق صنعت، دانشگاه و پژوهش در زمینه رایانش کوانتومی بیش از پیش آشکار شد. در ماه ژوئن سال جاری، Zhangjiang Quantum Bay افتتاح شد و سه نهاد اصلی یعنی School of Quantum Science and Technology وابسته به Shanghai Jiao Tong University، شرکت Tiema Quantum Lab و انکوباتور کوانتومی ژانگ‌جیانگ در آن مستقر شدند. هدف از این اقدام، ایجاد متراکم‌ترین و کامل‌ترین قطب تخصصی صنعت کوانتوم در کشور برای سرعت‌بخشی به تبدیل دستاوردهای آزمایشگاهی به محصولات صنعتی است. Gao Bo از نخستین افرادی بود که در روند توسعه Zhangjiang Quantum Bay حضور داشت. به گفته او، هر یک از این سه بخش وظایف معینی بر عهده دارند: School of Quantum Science and Technology در Shanghai Jiao Tong University بر آموزش و پژوهش در حوزه‌های رایانش کوانتومی توپولوژیک و الگوریتم‌های کوانتومی تمرکز دارد؛ شرکت Tiema Quantum Lab برای توسعه کیوبیت‌های توپولوژیک باکیفیت بالا و ایجاد بستر «ترانزیستور کوانتومی» تلاش می‌کند؛ و بخش انکوباتور نیز در تمامی مراحل رشد، خدمات حمایتی لازم را در اختیار گروه‌های نوپا و شرکت‌های نوظهور قرار می‌دهد. Gao Bo اظهار می‌کند: «شانگهای در حوزه رایانش کوانتومی توپولوژیک در رده نخست کشور قرار دارد، با این حال همچنان نسبت به سطح پیشتاز جهانی فاصله‌هایی دیده می‌شود.» او می‌افزاید در سطح بین‌المللی نمونه‌های اولیه تراشه‌های رایانش کوانتومی توپولوژیک ساخته شده و هرچند نیاز به بهینه‌سازی دارد، اما کل مسیر فنی هموار شده است. در داخل کشور هنوز چرخه کامل محقق نشده است؛ مواد اولیه در دسترس قرار دارند و ساخت قطعات در دست انجام است اما مراحل نهایی و ابزارهای سنجش متناسب هنوز به طور کامل تکمیل نشده‌اند. «با این وجود، از نظر حجم مقالات و جایگاه پژوهش بنیادین در جامعه علمی جهانی، عملکرد قابل قبولی داریم و کمبود اصلی ما در حوزه زیرساخت‌های سخت‌افزاری است.» او در ادامه توضیح داد که مسیرهای فنی در حوزه‌های مرتبط با کوانتوم هنوز کاملاً به هم‌گرایی نرسیده‌اند و تجاری‌سازی آن‌ها زمان‌بر خواهد بود. در سال ۲۰۲۴، سرمایه‌گذاری بخش غیردولتی چین در حوزه رایانش کوانتومی کمتر از یک‌دهم ایالات متحده بود، اما ظرف دو سال، شرکت‌های نوپای متعددی در شانگهای پایه‌گذاری شدند. آمارهای رسمی نشان می‌دهد که تا ماه ژوئیه سال جاری، شمار شرکت‌های فعال در حوزه فناوری‌های کوانتومی در شهر شانگهای به حدود ۶۰ مجموعه رسیده است. توسعه ظرفیت‌های علمی و پژوهشی در ژانگ‌جیانگ اگر پژوهش‌های بنیادین را کانون هدایت توسعه علمی بنامیم، ظرفیت‌های علمی و پژوهشی در شهر علمی ژانگ‌جیانگ به پشتوانه پیوند میان صنعت، دانشگاه و پژوهش با شتاب در حال گسترش است. در ۲۸ فوریه ۲۰۲۶، پایگاه The University of Hong Kong در ژانگ‌جیانگ رسماً راه‌اندازی شد. این دانشگاه با پیشینه‌ای ۱۱۵ ساله برای نخستین بار رشته‌های برجسته خود را به طور کامل به شانگهای منتقل کرد. نخستین بخشی که فعالیت خود را در این مرکز آغاز کرد، School of Computing and Data Science از The University of Hong Kong بود. این اقدام در Zhangjiang Quantum Bay موجب شکل‌گیری یک شبکه هم‌افزا در پرورش نیروی انسانی شد. School of Quantum Science and Technology در Shanghai Jiao Tong University با تمرکز بر رایانش کوانتومی توپولوژیک، امسال نخستین دوره آموزشی خود را با ۱۷ دانشجوی کارشناسی و ده‌ها دانشجوی تحصیلات تکمیلی آغاز کرد. School of Computing and Data Science از The University of Hong Kong به آموزش متخصصان میان‌رشته‌ای در حوزه‌های هوش مصنوعی، علم داده و الگوریتم‌های نرم‌افزاری اختصاص یافته است. در همین حال، موسسه Shanghai Chuangxin Academy بر تربیت نیروهای ماهر در طراحی عملیاتی تمرکز دارد. این سه مرکز علمی با هم‌پوشانی آموزشی، زیست‌بوم جامع آموزش نیروی انسانی در صنعت کوانتوم را شکل داده‌اند. هم‌زمان، توانمندی پژوهش‌های کاربردی نیز در حال ارتقا است. در سال جاری، دوره ویژه دکتری مهندسی در ShanghaiTech University مسیرهای پذیرش خود را بر مدارهای مجتمع، مهندسی برق و زیست‌پزشکی متمرکز کرده و با مراکزی مانند Zhangjiang Laboratory، Lingang Laboratory و National Center of Technology Innovation for the Yangtze River Delta همکاری می‌کند. بنیان پژوهش‌های علمی بر سرمایه انسانی استوار است. از نگاه Gao Bo، توسعه ظرفیت‌های علمی در ژانگ‌جیانگ حاصل مزیت‌های ویژه این منطقه در پرورش نخبگان و پیوند میان صنعت، دانشگاه و پژوهش است. به عنوان نمونه، School of Quantum Science and Technology در Shanghai Jiao Tong University از دانشجویان می‌خواهد مربیانی از بخش صنعت در کنار خود داشته باشند؛ حضور بیش از ۳۰۰۰ شرکت با فناوری پیشرفته در ژانگ‌جیانگ، بستری برای اجرای این مدل همزیستی دانشگاه و صنعت فراهم کرده است. Gao Bo در پایان تأکید می‌کند: «باید مسیری دوطرفه ایجاد شود که در آن، پژوهش و آموزش دانشگاهی در خدمت صنعت باشد و دستاوردهای صنعت نیز به نوبه خود آموزش و پژوهش را بارور سازد.»