فناوری کوانتومی: دگرگون‌کننده اقتصاد جهانی در دهه آینده

فناوری کوانتومی چیست؟

فناوری کوانتومی بر پایه اصول مکانیک کوانتومی بنا شده است؛ قوانینی از فیزیک که بر ذرات زیراتمی حاکم هستند و ریشه‌های آن به کارهای فیزیکدانانی چون نیلز بور، ورنر هایزنبرگ و اروین شرودینگر در دهه ۱۹۲۰ بازمی‌گردد. این فناوری جدید نیست و اولین بار با توسعه انرژی هسته‌ای مطرح شد و اساس نیمه‌هادی‌های موجود در تلفن‌های همراه و بسیاری از دستگاه‌های دیگر را تشکیل می‌دهد.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای امروزی فناوری کوانتومی، محاسبات کوانتومی است که امکان پردازش داده‌ها را به شیوه‌ای کاملاً متفاوت از رایانه‌های معمولی فراهم می‌کند.

کیوبیت: قلب محاسبات کوانتومی

در مرکز محاسبات کوانتومی، بیت کوانتومی (کیوبیت) قرار دارد که معادل کوانتومی یک بیت کلاسیک و بنیادی‌ترین واحد برای رمزگذاری اطلاعات است. در حالی که یک بیت تنها می‌تواند در حالت روشن یا خاموش (۰ یا ۱) باشد، یک کیوبیت می‌تواند در حالت ۰ یا ۱ یا ترکیبی از هر دو باشد. این ویژگی به دلیل اثر برهم‌نهی در نظریه کوانتومی است که به ذرات اجازه می‌دهد همزمان در چندین حالت وجود داشته باشند.

محاسبات کوانتومی نه تنها می‌تواند افزایش قابل توجهی در عملکرد پردازش ایجاد کند، بلکه پتانسیل حل مسائل پیچیده را بسیار سریع‌تر از حتی قدرتمندترین ابررایانه‌های امروزی نیز دارد.

علاوه بر محاسبات کوانتومی، بسیاری از فناوری‌های کوانتومی دیگر از جمله حسگرهای کوانتومی بسیار حساس و شبکه‌های داده کوانتومی در مراحل مختلف توسعه قرار دارند.

«کوانتوم ۱۰۰ سال است که وجود دارد. مدت زیادی است که وجود دارد. ما تازه الان داریم آن را در سخت‌افزار و نرم‌افزار لازم برای استقرارش آشکار می‌کنیم.»

کاربردهای فناوری کوانتومی

ربکا کراوتهامر، یکی از بنیانگذاران و مدیر ارشد محصولات QuSecure، اشاره می‌کند که اگرچه سرعت بخشیدن به محاسبات یکی از مزایای فناوری کوانتومی است، اما این فناوری چیزی فراتر از یک ارتقاء ساده برای محاسبات مرسوم است.

«در این روزهای اولیه، بسیاری از مردم فکر می‌کنند که یک کامپیوتر کوانتومی قرار است یک کامپیوتر کلاسیک بهتر، سریع‌تر و قوی‌تر باشد. اما اینطور نیست. آنها به یک شکل فکر نمی‌کنند؛ و بنابراین، برای مثال، ما هرگز یک صفحه گسترده با قدرت کوانتومی نخواهیم داشت.»

در عوض، کارشناسان برخی از بزرگترین تأثیرات را در حوزه‌هایی مانند حسگرها و ارتباطات پیش‌بینی می‌کنند:

• حسگرهای کوانتومی: این حسگرها می‌توانند بسیار حساس‌تر از حسگرهای کلاسیک باشند و امروزه برای کاربردهای مفیدی مانند دستگاه‌های پزشکی نسل بعدی، حصار جغرافیایی، ناوبری و کشف مواد معدنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال، یک سیستم ناوبری کوانتومی پتانسیل غلبه بر آسیب‌پذیری‌های فعلی GPS (مانند قطعی‌های فنی، حملات سایبری و اختلالات جوی) را دارد و می‌تواند با دقت بسیار بالاتری مکان‌یابی و ناوبری کند.
• ارتباطات و شبکه‌سازی کوانتومی: این حوزه امکان انتقال امن اطلاعات را فراهم می‌کند و در نتیجه شبکه‌سازی و اتصال اینترنتی امن‌تری را به ارمغان می‌آورد. هدف دولت بریتانیا نیز ایجاد «اینترنت کوانتومی» است که کامپیوترهای کوانتومی را به یکدیگر متصل می‌کند.

عوامل کلیدی برای پیشرفت فناوری کوانتومی

دولت‌ها و سیاست‌گذاران در سراسر جهان، از جمله دولت بریتانیا، در حال سرمایه‌گذاری در فناوری کوانتومی هستند تا مشارکت خود را در اقتصاد کوانتومی آینده تضمین کنند. در حال حاضر، چین در این زمینه پیشرو است.

مجمع جهانی اقتصاد در طرح اقتصاد کوانتومی خود بر لزوم ساخت یک زنجیره ارزش کامل تأکید می‌کند. این امر مستلزم همکاری بین‌المللی برای هماهنگ‌سازی تمام عناصر مورد نیاز برای تولید ارزش توسط اقتصاد کوانتومی است. همچنین، این طرح هشدار می‌دهد که باید از «شکاف کوانتومی» اجتناب شود، به ویژه با توجه به شکاف دیجیتالی موجود و تمرکز تلاش‌های کوانتومی در کشورهای خاص.

یکی دیگر از اولویت‌ها، ایجاد نیروی کار با سواد کوانتومی در بخش‌های اقتصادی است. طبق گزارش مک‌کینزی، اتحادیه اروپا و پس از آن هند، بیشترین تعداد و تراکم استعدادهای فناوری کوانتومی را دارند. با این حال، تقاضا افزایش خواهد یافت و ایجاد یک خط لوله قوی از استعدادها برای بهره‌مندی از رشد مورد انتظار در محاسبات کوانتومی ضروری است.

مسائل فناوری، به ویژه در زمینه امنیت سایبری، همچنان باید حل شوند. با بهبود قابلیت‌های محاسبات کوانتومی، رایانه‌های کوانتومی قادر خواهند بود استانداردهای رمزگذاری پذیرفته شده کنونی را بشکنند که تقریباً بر تمام ارتباطات امن در سراسر جهان تأثیر می‌گذارد. با این حال، فناوری کوانتومی همچنین نویدبخش رمزگذاری و امنیت بهبود یافته است، به ویژه به لطف فناوری‌ای به نام توزیع کلید کوانتومی و رمزنگاری پساکوانتومی.

آمادگی سازمان‌ها برای عصر کوانتومی

با توجه به ماندگاری طولانی بسیاری از داده‌های ذخیره‌شده امروزی، مهم است که سازمان‌ها برای زمانی که فناوری کوانتومی به جای یک استثنا، به یک استاندارد تبدیل می‌شود، آماده باشند. دلیل قوی‌تر برای این آمادگی، تکامل هوش مصنوعی مولد است.

«هوش مصنوعی فناوری‌ای است که مدت‌هاست توسعه یافته و اگر از متخصصان بپرسید، آنها ۱۰ یا ۱۵ سال است که در مورد آن هیجان‌زده هستند. اما برای اکثر مردم، این لحظه ChatGPT چند سال پیش وجود داشت که ناگهان همه به آن توجه کردند.»

کسانی که تغییر را هدایت می‌کردند، اکنون رهبری گروه را بر عهده دارند؛ و کسانی که اصلاً پیش‌بینی نمی‌کردند که این تغییر اتفاق بیفتد، که متأسفانه اکثریت هستند، اکنون در تلاشند تا آن را بفهمند.

توصیه کارشناسان این است که همین الان شروع کنید.