الإنترنت الكمومي: الثورة القادمة في الاتصالات الرقمية

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 19 تموز، 2022

ملخص البصيرة

في حين أن الإنترنت قد حول المجتمع، فإنه يواجه ثغرات أمنية، مما يدفع البحث إلى الإنترنت الكمي. تستخدم الأنظمة الكمومية الكيوبتات، التي تمكن من معالجة المعلومات بطريقة مختلفة جذريًا، مما يمثل تحديات وفرصًا فريدة. إن الإنجازات الأخيرة في تحقيق استقرار الحالات الكمومية تفتح الأبواب أمام التشفير الكمي، وتعد بأمان معزز للبيانات، ونقل أسرع للبيانات، وتأثيرات تحويلية عبر الصناعات.

سياق الإنترنت الكمي

على الرغم من أن الإنترنت أحدث ثورة في المجتمع الحديث ، إلا أنه لا يزال مليئًا بالثغرات الأمنية التي تعرض النظم البيئية الرقمية والبنية التحتية العامة الحيوية للخطر. لمعالجة نقاط الضعف هذه ، يبحث الباحثون الآن في الإمكانيات التي توفرها الإنترنت الكمومية ، والتي قد تصبح حقيقة في وقت أقرب مما كان متوقعًا في السابق.

تقوم أنظمة الكمبيوتر التقليدية بتنفيذ التعليمات وفقًا للبتات (أو الأرقام الثنائية) بقيمة واحدة من 0 أو 1. تعد البتات أيضًا أصغر وحدة بيانات ممكنة تستخدمها أجهزة الكمبيوتر. لقد نقلت أنظمة الكم تنفيذ التعليمات إلى المستوى التالي من خلال معالجة وحدات البت المشابهة لأجهزة الكمبيوتر التقليدية ولكن أيضًا الاستفادة من الكيوبتات ، والتي تسمح لها بمعالجة 0 و 1 في وقت واحد. توجد هذه الكيوبتات في حالات كمومية هشة ، والتي كان من الصعب الحفاظ عليها في شكل مستقر وتشكل تحديًا لباحثي الكمبيوتر الكمومي. 

ومع ذلك، في عام 2021، تمكن الباحثون في شركة توشيبا اليابانية من تثبيت البيئة داخل كابلات الألياف الضوئية لمسافة تزيد عن 600 كيلومتر عن طريق إرسال موجات إلغاء الضوضاء عبر خطوط الألياف الضوئية. وفي الصين، يعمل الباحثون على تطوير طريقة تعتمد على الأقمار الصناعية لتطوير شبكة اتصالات كمومية متكاملة من الفضاء إلى الأرض تمتد لمسافة 4,600 كيلومتر، وهي الأكبر من نوعها.

لقد فتحت هذه التطورات الباب أمام التشفير الكمي في الإنترنت الكمومي. وبناءً على ذلك، فإن قوانين الفيزياء المرتبطة بتوزيع المفاتيح الكمومية (QKD) تجعل من المستحيل اختراقها، لأن أي تفاعل معها من شأنه أن يغير حالات تشابك الجسيمات المعنية، مما ينبه النظام إلى أن شخصًا ما قد تفاعل معها. كما تم إثبات التشابك الثلاثي بنجاح، مما يسمح لثلاثة مستخدمين بمشاركة المعلومات السرية في شبكة قريبة.

التأثير التخريبي 

يحمل الاتصال الكمي وعدًا بحماية البيانات الأكثر أهمية للحكومات والمنظمات. وفي مجال الأمن الوطني، تصبح هذه أداة لا غنى عنها، لأنها تضمن بقاء المعلومات السرية، والاتصالات العسكرية، وبيانات البنية التحتية الحيوية في مأمن من التهديدات السيبرانية. يوفر هذا المستوى العالي من الأمان درعًا ضد الهجمات المحتملة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي يمكن أن تعرض أنظمة التشفير التقليدية للخطر.

علاوة على ذلك، يمكن للإنترنت الكمي أن يسهل نقل كميات هائلة من البيانات عبر مسافات طويلة، مما يعد بتحسينات هائلة في سرعات معالجة الشبكة. وفي القطاع المالي، قد يؤدي التداول عالي التردد وتحليل السوق في الوقت الحقيقي إلى تمكين المتداولين من اتخاذ قرارات في أجزاء من الثانية. ومن ناحية أخرى، يستطيع علماء الفلك تلقي البيانات في الوقت الحقيقي من التلسكوبات في جميع أنحاء العالم، مما يؤدي إلى فهم أعمق للكون، في حين يستطيع فيزيائيو الجسيمات تحليل مجموعات البيانات الضخمة التي تولدها مسرعات الجسيمات دون تأخير، مما يعمل على تسريع وتيرة الاكتشافات العلمية.

ومع ذلك، يجب على المرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار التحديات الأمنية المحتملة التي تطرحها الأجهزة والشبكات الكمومية. تتمتع أجهزة الكمبيوتر الكمومية، بسرعات المعالجة التي لا مثيل لها وقوتها الحسابية، بالقدرة على كسر أنظمة التشفير التقليدية التي تدعم أمن العالم الرقمي اليوم. ولمعالجة هذه المشكلة، قد تحتاج الحكومات والمنظمات والشركات إلى الاستثمار في التشفير ما بعد الكمي. إن الانتقال إلى التشفير الآمن الكمي ليس مهمة بسيطة، لأنه يتضمن تحديث البنية التحتية الرقمية بأكملها.

تداعيات المعالجة الكمية في صناعة الاتصالات 

قد تشمل الآثار الأوسع نطاقًا لتوافر الإنترنت الكمي على نطاق واسع ما يلي:

• تستثمر الحكومات والشركات بشكل كبير في تطوير وصيانة الشبكات والتقنيات الكمومية، الأمر الذي يتطلب موارد مالية كبيرة وتخطيطًا استراتيجيًا.
• يتغير المشهد الجيوسياسي حيث تسعى الدول إلى تأمين البنية التحتية للإنترنت الكمي الخاصة بها، مما يؤدي إلى زيادة المنافسة والتعاون الدوليين في مجال التكنولوجيا الكمومية.
• حصول الأفراد والمنظمات على إمكانية الوصول إلى أدوات اتصال خاصة وآمنة للغاية، مما يتيح التبادلات السرية ولكن أيضًا يثير المخاوف بشأن احتمال إساءة استخدام هذه التكنولوجيا لأغراض غير مشروعة.
• تشهد صناعة الرعاية الصحية تقدمًا في الأبحاث الطبية واكتشاف الأدوية والطب الشخصي.
• فرص عمل جديدة في المجالات المتعلقة بتكنولوجيا الكم، مما يزيد الطلب على المهنيين المهرة في مجال الحوسبة الكمومية والتشفير وأمن الشبكات.
• تؤثر متطلبات الطاقة للأجهزة والشبكات الكمومية على استهلاك الكهرباء، مما يتطلب تطوير تقنيات الكم الموفرة للطاقة.
• زيادة التعاون الدولي في مجال البحوث والمعايير الكمومية التي تضمن التوافق والأمن في شبكة الإنترنت الكمومية المتصلة عالميًا.

أسئلة للنظر فيها

• كيف تعتقد أن الإنترنت الكمي وشبكات الاتصال الكمومية الخاصة ستفيد الجمهور؟ أم صناعة خاصة؟
• هل تعتقد أن الحوسبة الكلاسيكية القائمة على البتات ستستمر في الوجود حتى عندما تحل محلها التقنيات القائمة على الكم؟ أم ستوجد طريقتا الحوسبة في حالة توازن اعتمادًا على نقاط قوتهما وضعفهما؟