Quantum Radar and Lidar: From Concept, Ambiguity, and Challenge-Solving to Shortcuts, Commercial Products, and Future OutlookAbstract: Quantum radar and lidar represent emerging technologies that leverage the principles of quantum mechanics to achieve unprecedented levels of sensitivity, resolution, and security in detection and imaging systems. Beginning from the initial conceptual ideas—often surrounded by ambiguity and technical challenges—researchers have gradually advanced toward practical implementations. These efforts have not only addressed fundamental obstacles such as noise reduction, signal loss, and scalability, but also opened pathways to innovative shortcuts that accelerate development. Today, prototypes and early commercial products demonstrate the potential of quantum-enhanced sensing in both civilian and defense applications. Looking ahead, quantum radar and lidar are expected to play a pivotal role in shaping secure communication networks, autonomous navigation, and next-generation surveillance systems. This presentation will explore the journey from theory to practice, highlight current achievements, and discuss the prospects and requirements for building a robust quantum sensing ecosystem.
رادار و لیدار کوانتومی: از مفهوم، ابهام و حل چالش تا میانبرها، محصولات تجاری و چشمانداز آیندهچکیده: رادار و لیدار کوانتومی، فناوریهای نوظهوری هستند که از اصول مکانیک کوانتومی برای دستیابی به سطوح بیسابقهای از حساسیت، وضوح و امنیت در سیستمهای تشخیص و تصویربرداری بهره میبرند. محققان با شروع از ایدههای مفهومی اولیه - که اغلب با ابهام و چالشهای فنی احاطه شدهاند - به تدریج به سمت پیادهسازیهای عملی پیش رفتهاند. این تلاشها نه تنها موانع اساسی مانند کاهش نویز، از دست دادن سیگنال و مقیاسپذیری را برطرف کردهاند، بلکه مسیرهایی را برای میانبرهای نوآورانهای که توسعه را تسریع میکنند، باز کردهاند. امروزه، نمونههای اولیه و محصولات تجاری اولیه، پتانسیل حسگری کوانتومی را در کاربردهای غیرنظامی و دفاعی نشان میدهند. با نگاهی به آینده، انتظار میرود رادار و لیدار کوانتومی نقش محوری در شکلدهی شبکههای ارتباطی امن، ناوبری خودکار و سیستمهای نظارتی نسل بعدی ایفا کنند. این ارائه، سفر از تئوری به عمل را بررسی میکند، دستاوردهای فعلی را برجسته میکند و چشماندازها و الزامات ساخت یک اکوسیستم حسگری کوانتومی قوی را مورد بحث قرار میدهد.
رادار و لیدار کوانتومی: از مفهوم، ابهام و حل چالش تا میانبرها، محصولات تجاری و چشمانداز آیندهچکیده: رادار و لیدار کوانتومی، فناوریهای نوظهوری هستند که از اصول مکانیک کوانتومی برای دستیابی به سطوح بیسابقهای از حساسیت، وضوح و امنیت در سیستمهای تشخیص و تصویربرداری بهره میبرند. محققان با شروع از ایدههای مفهومی اولیه - که اغلب با ابهام و چالشهای فنی احاطه شدهاند - به تدریج به سمت پیادهسازیهای عملی پیش رفتهاند. این تلاشها نه تنها موانع اساسی مانند کاهش نویز، از دست دادن سیگنال و مقیاسپذیری را برطرف کردهاند، بلکه مسیرهایی را برای میانبرهای نوآورانهای که توسعه را تسریع میکنند، باز کردهاند. امروزه، نمونههای اولیه و محصولات تجاری اولیه، پتانسیل حسگری کوانتومی را در کاربردهای غیرنظامی و دفاعی نشان میدهند. با نگاهی به آینده، انتظار میرود رادار و لیدار کوانتومی نقش محوری در شکلدهی شبکههای ارتباطی امن، ناوبری خودکار و سیستمهای نظارتی نسل بعدی ایفا کنند. این ارائه، سفر از تئوری به عمل را بررسی میکند، دستاوردهای فعلی را برجسته میکند و چشماندازها و الزامات ساخت یک اکوسیستم حسگری کوانتومی قوی را مورد بحث قرار میدهد.۶:۴۷
Quantum Acoustics: A Promising Platform for Future Quantum TechnologiesAbstract: Acoustics is often regarded as a saturated and outdated branch of physics. However, over the past decade, in line with the growing focus on quantum science and technology, a new and highly promising field has emerged—quantum acoustics. The much slower speed of sound compared to light enables access to regimes and phenomena in quantum acoustics that appear highly inaccessible, or even impossible, in quantum optics. This opens the door both to the development of valuable quantum technologies and to novel tools for experimentally probing fundamental physics. In this lecture, we will review the applications of surface phonons in quantum computing and quantum sensing, based on giant artificial atoms.آکوستیک کوانتومی: بستری نویدبخش برای فناوریهای کوانتومی آیندهچکیده: آکوستیک اغلب به عنوان شاخهای اشباعشده و منسوخشده از فیزیک در نظر گرفته میشود. با این حال، در طول دهه گذشته، همگام با تمرکز روزافزون بر علم و فناوری کوانتومی، یک حوزه جدید و بسیار نویدبخش پدیدار شده است - آکوستیک کوانتومی. سرعت بسیار کندتر صدا در مقایسه با نور، دسترسی به رژیمها و پدیدههایی را در آکوستیک کوانتومی امکانپذیر میکند که در اپتیک کوانتومی بسیار غیرقابل دسترس یا حتی غیرممکن به نظر میرسند. این امر، هم دری را به سوی توسعه فناوریهای کوانتومی ارزشمند و هم ابزارهای جدید برای کاوش تجربی فیزیک بنیادی میگشاید. در این سخنرانی، کاربردهای فونونهای سطحی در محاسبات کوانتومی و حسگری کوانتومی، مبتنی بر اتمهای مصنوعی غولپیکر، را بررسی خواهیم کرد.
۶:۴۸
Superconducting Quantum Computers: From the Beginning to Today’s Innovations and ChallengesAbstract: In this presentation, we will revisit the story of great scientists’ efforts, tracing how the early concepts of quantum mechanics led to the remarkable observation of quantum tunneling in electrical circuits. We will explore how this discovery paved the way for the construction of quantum circuits and brought the dream of building superconducting quantum computers closer to reality. Furthermore, we will examine how these advancements culminated in the awarding of the 2025 Nobel Prize in Physics. Finally, we will review the latest innovations in this field and discuss the key challenges and obstacles that still stand in the way of developing and scaling up this type of quantum computer.کامپیوترهای کوانتومی ابررسانا: از آغاز تا نوآوریها و چالشهای امروزچکیده: در این ارائه، داستان تلاشهای دانشمندان بزرگ را مرور خواهیم کرد و بررسی خواهیم کرد که چگونه مفاهیم اولیه مکانیک کوانتومی منجر به مشاهده قابل توجه تونلزنی کوانتومی در مدارهای الکتریکی شد. بررسی خواهیم کرد که چگونه این کشف راه را برای ساخت مدارهای کوانتومی هموار کرد و رویای ساخت کامپیوترهای کوانتومی ابررسانا را به واقعیت نزدیکتر کرد. علاوه بر این، بررسی خواهیم کرد که چگونه این پیشرفتها منجر به اعطای جایزه نوبل فیزیک 2025 شد. در نهایت، جدیدترین نوآوریها در این زمینه را بررسی خواهیم کرد و چالشها و موانع کلیدی که هنوز بر سر راه توسعه و افزایش مقیاس این نوع کامپیوتر کوانتومی وجود دارد را مورد بحث قرار خواهیم داد.
۶:۵۰
Abstract: Quantum mechanics forces us to see the world differently. To illustrate this, we'll dive into the world of quantum imaging with undetected photons, and we'll analyze it from two distinct vantage points to uncover its surprising insights .After the introduction of the quantum illumination protocol in 2008, which claimed to detect very weak signals returning from objects with very low reflectivity (so-called radar-evading) and immersed in a highly noisy environment by using quantum entanglement, many researchers and centers have been and are seeking to develop and apply this idea to achieve products such as quantum radar or quantum lidar (3D quantum imaging system). In this presentation, I will try to provide a comprehensive classification of quantum radar and lidar as one of the most important topics in the field of quantum remote sensing in the microwave and optical bands, after a brief introduction. Then, I will introduce and review the challenges and platforms on the way to achieving an operational product. In this regard, I will introduce some of the most important international research groups active in this field, and the existing commercial products. After this, I will emphasize the need for action and investment by government managers and the direction of postgraduate theses to achieve industrial examples in the field of remote quantum sensing in the optical and microwave bands. Finally, I will discuss the latest laboratory activities of the research team under my supervision, which resulted in the construction of 2 initial laboratory prototypes in remote quantum sensing in the optical and microwave bands, as well as the activation of student teams and collaborative laboratories, which has led to the acceleration and improvement of the scientific level and quality of activities. It is worth noting that a number of doctoral, undergraduate and master's theses have also been defined and published in this field.چکیده: مکانیک کوانتومی ما را مجبور میکند جهان را متفاوت ببینیم. برای روشن شدن این موضوع، به دنیای تصویربرداری کوانتومی با فوتونهای کشف نشده خواهیم پرداخت و آن را از دو دیدگاه متمایز تجزیه و تحلیل خواهیم کرد تا بینشهای شگفتانگیز آن را آشکار کنیم.پس از معرفی پروتکل روشنایی کوانتومی در سال ۲۰۰۸، که ادعا میکرد با استفاده از درهمتنیدگی کوانتومی، سیگنالهای بسیار ضعیف بازگشتی از اشیاء با بازتاب بسیار کم (به اصطلاح رادارگریز) و غوطهور در محیطی بسیار پر سر و صدا را شناسایی میکند، بسیاری از محققان و مراکز به دنبال توسعه و بهکارگیری این ایده برای دستیابی به محصولاتی مانند رادار کوانتومی یا لیدار کوانتومی (سیستم تصویربرداری کوانتومی سهبعدی) بودهاند و هستند. در این ارائه، پس از مقدمهای کوتاه، سعی خواهم کرد طبقهبندی جامعی از رادار و لیدار کوانتومی به عنوان یکی از مهمترین مباحث در حوزه سنجش از دور کوانتومی در باندهای مایکروویو و نوری ارائه دهم. سپس، چالشها و پلتفرمهای موجود در مسیر دستیابی به یک محصول عملیاتی را معرفی و بررسی خواهم کرد. در این راستا، برخی از مهمترین گروههای تحقیقاتی بینالمللی فعال در این زمینه و محصولات تجاری موجود را معرفی خواهم کرد. پس از این، بر لزوم اقدام و سرمایهگذاری مدیران دولتی و هدایت پایاننامههای تحصیلات تکمیلی به سمت دستیابی به نمونههای صنعتی در حوزه سنجش کوانتومی از راه دور در باندهای نوری و مایکروویو تأکید خواهم کرد. در نهایت، به آخرین فعالیتهای آزمایشگاهی تیم تحقیقاتی تحت سرپرستیام که منجر به ساخت ۲ نمونه اولیه آزمایشگاهی در حوزه سنجش کوانتومی از راه دور در باندهای نوری و مایکروویو شده است، و همچنین فعال شدن تیمهای دانشجویی و آزمایشگاههای مشترک که منجر به تسریع و ارتقای سطح علمی و کیفی فعالیتها شده است، خواهم پرداخت. شایان ذکر است که تعدادی پایاننامه دکترا، کارشناسی و کارشناسی ارشد نیز در این زمینه تعریف و منتشر شده است.
۶:۵۱
Trapped-Ion Quantum Computers: From Qubit Control to Quantum Gate ImplementationAbstract: Quantum computers are likely to become one of the foundational technologies of the future, transforming our perspective on the world around us. Early progress indicates that with improvements in hardware and related technologies, quantum computing could be widely applied to solve complex problems across diverse fields. Historically, the primary motivation for quantum computing was the precise and efficient simulation of quantum systems using devices that themselves operate on the principles of quantum mechanics. As Richard Feynman famously stated, “Nature isn’t classical; if you want to simulate nature, you’d better use quantum mechanics.” This idea is exemplified in molecular simulations, where atomic degrees of freedom are mapped onto the qubits of a quantum computer. Subsequent advances in quantum algorithms revealed that quantum computers could also outperform their classical counterparts in specific tasks such as database searching and integer factorization. Today, quantum computing has become an interdisciplinary field whose central goal is to develop scalable, fault-tolerant devices capable of executing universal quantum algorithms. Various physical platforms have been explored to realize practical quantum computing, each with its own advantages and limitations. Among the most promising is the trapped-ion platform. Trapped ions, as qubits, offer intrinsic uniformity, long coherence times, strong qubit–qubit interactions, and the ability to control quantum states using laser pulses—features that satisfy many of the requirements for quantum computation. In this platform, the energy levels of ions serve as qubit states, while processes such as control, readout, and noise reduction are performed using laser spectroscopy techniques. In this lecture, we will introduce trapped-ion quantum computers and examine the associated technologies.کامپیوترهای کوانتومی یون به دام افتاده: از کنترل کیوبیت تا پیادهسازی گیت کوانتومیچکیده: کامپیوترهای کوانتومی احتمالاً به یکی از فناوریهای بنیادی آینده تبدیل میشوند و دیدگاه ما را نسبت به جهان اطرافمان متحول میکنند. پیشرفتهای اولیه نشان میدهد که با پیشرفت در سختافزار و فناوریهای مرتبط، محاسبات کوانتومی میتواند به طور گسترده برای حل مسائل پیچیده در زمینههای مختلف به کار گرفته شود. از نظر تاریخی، انگیزه اصلی محاسبات کوانتومی، شبیهسازی دقیق و کارآمد سیستمهای کوانتومی با استفاده از دستگاههایی بود که خودشان بر اساس اصول مکانیک کوانتومی عمل میکنند. همانطور که ریچارد فاینمن به طور مشهور بیان کرد، "طبیعت کلاسیک نیست. اگر میخواهید طبیعت را شبیهسازی کنید، بهتر است از مکانیک کوانتومی استفاده کنید." این ایده در شبیهسازیهای مولکولی، که در آن درجات آزادی اتمی بر روی کیوبیتهای یک کامپیوتر کوانتومی نگاشت میشوند، نمونهوار نشان داده شده است. پیشرفتهای بعدی در الگوریتمهای کوانتومی نشان داد که کامپیوترهای کوانتومی میتوانند در کارهای خاص مانند جستجوی پایگاه داده و تجزیه اعداد صحیح، از همتایان کلاسیک خود نیز بهتر عمل کنند. امروزه، محاسبات کوانتومی به یک حوزه میان رشتهای تبدیل شده است که هدف اصلی آن توسعه دستگاههای مقیاسپذیر و مقاوم در برابر خطا است که قادر به اجرای الگوریتمهای کوانتومی جهانی باشند. پلتفرمهای فیزیکی مختلفی برای تحقق محاسبات کوانتومی کاربردی بررسی شدهاند که هر کدام مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند. از جمله امیدوارکنندهترین آنها، پلتفرم یون به دام افتاده است. یونهای به دام افتاده، به عنوان کیوبیتها، یکنواختی ذاتی، زمانهای همدوسی طولانی، برهمکنشهای قوی کیوبیت-کیوبیت و توانایی کنترل حالتهای کوانتومی با استفاده از پالسهای لیزر را ارائه میدهند - ویژگیهایی که بسیاری از الزامات محاسبات کوانتومی را برآورده میکنند. در این پلتفرم، سطوح انرژی یونها به عنوان حالتهای کیوبیت عمل میکنند، در حالی که فرآیندهایی مانند کنترل، بازخوانی و کاهش نویز با استفاده از تکنیکهای طیفسنجی لیزری انجام میشوند. در این سخنرانی، کامپیوترهای کوانتومی یون به دام افتاده را معرفی کرده و فناوریهای مرتبط را بررسی خواهیم کرد.
۶:۵۲
Quantum Key Distribution: A Fundamental Step Toward Fully Secure Communication NetworksAbstract: In today’s world, there are numerous methods for exchanging information; however, the most critical challenge remains the risk of eavesdropping and unauthorized access to sensitive messages—a threat that can lead to serious security concerns. In all classical communication methods, the possibility of interception always exists, and therefore none of these methods can provide absolute security. With the emergence of quantum information theory, grounded in the principles of quantum mechanics, the concept of quantum communication was introduced in the late twentieth century. In this approach, cryptographic security is based on the fundamental laws of physics. Quantum Key Distribution (QKD), as the core of quantum communication, offers a method by which the sender and receiver can share a perfectly secure key, with any attempt at eavesdropping during transmission being definitively detectable. Would you like me to refine this further into a conference-ready abstract (shorter and more formal), or keep it as a research summary with explanatory flow? In this lecture, following a brief overview of the foundations of quantum communication, the practical and technical challenges of implementing a real Quantum Key Distribution (QKD) system—based on experiences carried out within the country—will be discussed. Attention will also be given to the existing limitations in the path toward developing quantum communication, as well as the requirements for realizing an integrated and secure quantum network at the national level. Finally, the pivotal role of QKD systems in establishing a native, secure communication infrastructure will be emphasized, with reference to global experiences.توزیع کلید کوانتومی: گامی اساسی به سوی شبکههای ارتباطی کاملاً امنچکیده: در دنیای امروز، روشهای بیشماری برای تبادل اطلاعات وجود دارد؛ با این حال، مهمترین چالش همچنان خطر استراق سمع و دسترسی غیرمجاز به پیامهای حساس است - تهدیدی که میتواند منجر به نگرانیهای امنیتی جدی شود. در تمام روشهای ارتباطی کلاسیک، احتمال رهگیری همیشه وجود دارد و بنابراین هیچ یک از این روشها نمیتوانند امنیت مطلق را فراهم کنند. با ظهور نظریه اطلاعات کوانتومی، که مبتنی بر اصول مکانیک کوانتومی است، مفهوم ارتباطات کوانتومی در اواخر قرن بیستم معرفی شد. در این رویکرد، امنیت رمزنگاری مبتنی بر قوانین اساسی فیزیک است. توزیع کلید کوانتومی (QKD)، به عنوان هسته ارتباطات کوانتومی، روشی را ارائه میدهد که فرستنده و گیرنده میتوانند یک کلید کاملاً ایمن را به اشتراک بگذارند، به طوری که هرگونه تلاش برای استراق سمع در حین انتقال به طور قطعی قابل تشخیص باشد. آیا میخواهید این را بیشتر در یک چکیده آماده برای کنفرانس (کوتاهتر و رسمیتر) اصلاح کنم، یا آن را به عنوان یک خلاصه تحقیق با روند توضیحی نگه دارم؟ در این سخنرانی، پس از مروری کوتاه بر مبانی ارتباطات کوانتومی، چالشهای عملی و فنی پیادهسازی یک سیستم توزیع کلید کوانتومی (QKD) واقعی - بر اساس تجربیات انجام شده در داخل کشور - مورد بحث قرار خواهد گرفت. همچنین به محدودیتهای موجود در مسیر توسعه ارتباطات کوانتومی و همچنین الزامات تحقق یک شبکه کوانتومی یکپارچه و امن در سطح ملی توجه خواهد شد. در نهایت، با اشاره به تجربیات جهانی، بر نقش محوری سیستمهای QKD در ایجاد یک زیرساخت ارتباطی بومی و امن تأکید خواهد شد.
۶:۵۳
در چارچوب برنامههای مرتبط با سال جهانی کوانتوم،مرکز فناوریهای کوانتومی دانشگاه شهید بهشتی برگزار میکند:رویداد علوم و فناوریهای کوانتومی ۱۰ دیماه ۱۴۰۴ پژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتیبا حضور اعضای هیئتعلمی دانشگاهها و فعالان حوزه فناوریهای کوانتومیشامل سخنرانیهای تخصصی، تعامل با شرکتهای کوانتومی و میزگرد تخصصیاین رویداد فرصتی برای آشنایی با مسیرهای پژوهشی و صنعتی کوانتوم در ایران است.
۱۰ دیماه ۱۴۰۴ پژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتیبا حضور اعضای هیئتعلمی دانشگاهها و فعالان حوزه فناوریهای کوانتومیشامل سخنرانیهای تخصصی، تعامل با شرکتهای کوانتومی و میزگرد تخصصیاین رویداد فرصتی برای آشنایی با مسیرهای پژوهشی و صنعتی کوانتوم در ایران است.۹:۰۳
اطلاعیه مهم – اتمام مهلت ثبتنامبه اطلاع میرسد مهلت ثبتنام رویداد و کارگاهها، تا پایان روز پنجشنبه تعیین شده است.پس از این زمان، هیچ ثبتنام جدید یا ویرایشی پذیرفته نخواهد شد و برنامهریزی اجرایی صرفاً بر اساس آمار نهایی انجام میشود.از کلیه متقاضیان تقاضا میشود در اسرع وقت نسبت به تکمیل ثبتنام اقدام کنند.بدیهی است مسئولیت عدم ثبتنام در بازه مقرر بر عهده متقاضی خواهد بود.
۹:۰۳
رویداد علوم و فناوریهای کوانتومی به مناسبت سال جهانی کوانتوم ۱۰ دیماه ۱۴۰۴ پژوهشکده لیزر و پلاسما – دانشگاه شهید بهشتیدر این رویداد تخصصی، با حضور اساتید برجسته، تازهترین دستاوردها و چشماندازهای علوم و فناوریهای کوانتومی بررسی میشود.
سخنرانیهای علمی نشستهای تخصصی شبکهسازی و تبادل تجربه جدول زمانبندی برنامهها را در تصویر مشاهده کنید.۲۱:۲۷
نگاهی به گذشته، پلی به آینده کوانتوم!تیزر کنفرانس کوانتوم 1403 دانشگاه بهشتی، پیشنمایشی از هیجان و نوآوریهایی است که امسال در رویداد 1404 انتظار شما را میکشد.با توجه به سال جهانی کوانتوم و جایزه نوبل حسگرهای کوانتومی، امسال فرصت طلایی برای کشف تازهترین دستاوردها و دیدار با پژوهشگران پیشرو است. آمادهاید بخشی از انقلاب کوانتومی باشید؟ ثبتنام باز است!
۲۱:۲۹