توسط ادوارد پارکر – اکتبر ۲۰۲۱ موسسه راهبردی راند
یک تحقیق کتابخانه‌ای انجام شده است که سوالات تحقیق در این برنامه به شرح زیر بودند.
- پیامدهای امنیت ملی فناوری کوانتومی چیست؟
- کدام کشورها بازیگران اصلی در توسعه فناوری کوانتومی هستند؟
- زمان بندی برای استقرار فناوری‌های کوانتومی مفید چیست؟
این گزارش مبسوط بوده و به طور خلاصه یک نمای کلی از وضعیت فعلی فناوری کوانتومی و کاربردهای تجاری و نظامی بالقوه آن ارائه می‌دهد. نویسنده هر یک از سه دسته اصلی فناوری کوانتومی را مورد بحث قرار می‌دهد: سنجش کوانتومی، ارتباطات کوانتومی، و محاسبات کوانتومی. او همچنین چشم انداز تجاری احتمالی در چند سال آینده، بازیگران اصلی بین المللی و پیامدهای بالقوه امنیت ملی این فناوری‌های نوظهور را در نظر می‌گیرد. این گزارش بر اساس بررسی ادبیات دانشگاهی موجود، گزارش‌های خبری و مقالات موضعی منتشر شده توسط دولت آمریکا است.
بیشتر این فناوری‌ها هنوز در مرحله آزمایشگاه هستند. کاربردهای سنجش کوانتومی ممکن است در چند سال آینده از نظر تجاری یا نظامی آماده شوند. اگرچه استقرار تجاری محدود فناوری ارتباطات کوانتومی در حال حاضر وجود دارد، دسترسی به مفیدترین کاربردهای نظامی هنوز سال‌ها دورتر است. به طور مشابه، ممکن است در آینده کاربردهای ویژه‌ای از رایانه‌های کوانتومی وجود داشته باشد، اما همه برنامه‌های کاربردی شناخته شده احتمالاً حداقل ده سال دیگر در دسترس وجود دارد. چین در حال حاضر در توسعه ارتباطات کوانتومی در جهان پیشتاز است، در حالی که ایالات متحده در توسعه محاسبات کوانتومی پیشتاز است.
یافته‌های کلیدی این مطالعه:
فناوری کوانتومی به سه دسته کلی تقسیم می‌شود: سنجش کوانتومی، ارتباطات کوانتومی و محاسبات کوانتومی.
- سنجش کوانتومی به توانایی استفاده از مکانیک کوانتومی برای ساخت حسگرهای بسیار دقیق اشاره دارد. این کاربرد فناوری کوانتومی است که در نظر گرفته می‌شود که نزدیک‌ترین پتانسیل عملیاتی را دارد.
- کاربرد کوتاه مدت اولیه فناوری ارتباطات کوانتومی، امنیت در برابر استراق سمع کنندگان است، عمدتاً از طریق روشی به نام توزیع کلید کوانتومی (QKD). کاربردهای بلندمدت شامل شبکه کردن کامپیوترهای کوانتومی و حسگرها است.
- محاسبات کوانتومی به رایانه‌هایی اطلاق می‌شود که اصولاً می‌توانند محاسبات خاصی را بسیار سریع‌تر از آنچه که اساساً با یک رایانه استاندارد ممکن است انجام دهند. برخی از مشکلاتی که حل آنها در یک کامپیوتر استاندارد کاملا غیرممکن است، ممکن است در یک کامپیوتر کوانتومی امکان پذیر شود.
هر زیر شاخه از فناوری کوانتومی به طور بالقوه پیامدهای عمده‌ای برای امنیت ملی آمریکا دارد.
- برخی از کاربردهای اولیه برای سنجش کوانتومی شامل موقعیت، ناوبری و زمان‌بندی و احتمالاً هوشمندی، نظارت و شناسایی است.
- فناوری ارتباطات کوانتومی می‌تواند از QKD برای محافظت از ارتباطات رمزگذاری شده حساس در برابر رهگیری خصمانه استفاده کند، اگرچه برخی کارشناسان راه‌حل‌های امنیتی دیگر را امیدوارکننده‌تر می‌دانند.
- محاسبات کوانتومی در نهایت می تواند شدیدترین تأثیر را بر امنیت ملی داشته باشد. یک کامپیوتر کوانتومی در مقیاس بزرگ که قادر به استقرار الگوریتم Shor بر روی رمزگذاری فعلی باشد، تأثیر مخربی بر تقریباً تمام امنیت اینترنت خواهد داشت.
هیچ رهبر جهانی روشنی در زمینه فناوری کوانتومی وجود ندارد.
- ایالات متحده، چین، اتحادیه اروپا، بریتانیا و کانادا همگی ابتکارات ملی خاصی برای تشویق تحقیقات مرتبط با کوانتوم دارند.
- ایالات متحده و چین در هزینه‌های کلی و مهم‌ترین نمایش‌های فناوری تسلط دارند، اما کانادا، بریتانیا و اتحادیه اروپا نیز در زمینه‌های فرعی خاص پیشتاز هستند.
- چین پیشرو جهان در ارتباطات کوانتومی است و ایالات متحده پیشرو جهان در محاسبات کوانتومی است.
دسترسی به فناوری‌های کوانتومی با بیشترین تأثیرگذاری هنوز سال‌ها وقت نیاز دارند.
- کاربردهای سنجش کوانتومی ممکن است در چند سال آینده از نظر تجاری یا نظامی آماده شوند.
- استقرار تجاری محدود فناوری ارتباطات کوانتومی در حال حاضر وجود دارد، اما مفیدترین کاربردهای نظامی و تجاری هنوز چندین سال باقی مانده است.
- ممکن است در چند سال آینده کاربردهای ویژه‌ای از رایانه‌های کوانتومی وجود داشته باشد، اما همه برنامه‌های کاربردی شناخته شده در حال حاضر احتمالاً حداقل تا ده سال آینده امکان دسترسی دارند.
