۴ سرزمین پیشرو در فناوری کوانتوم؛ «امنیت» و «سلامت» در عصر تازه محاسبات_طلوع شرق

این فناوری به‌اختصاصی در سال‌های تازه با پیشرفت‌های دیدنی و دستاوردهای جدیدی که در حوزه‌های گوناگون علمی و صنعتی حاصل شده، دقت تعداد بسیاری را به خود جلب کرده است. برای فهمیدن بهتر اهمیت این تحول، باید به این مسئله دقت کرد که محاسبات کوانتومی نه‌تنها یک فناوری تازه در نظر گرفته می‌شود، بلکه به‌گفتن یکی از مفاهیم تحول‌آفرین در دنیای فناوری‌های نوین، پیشرفت‌های آن می‌تواند انقلابی در تعداد بسیاری از صنایع تشکیل کند.

در حالی که رایانه‌های کلاسیک با منفعت گیری از بیت‌های صفر و یک اطلاعات را پردازش می‌کنند، محاسبات کوانتومی از «کیوبیت‌ها» (Quantum Bits) منفعت می‌برد که قادرند به طور همزمان در چندین حالت گوناگون قرار گیرند. این ویژگی به رایانه‌های کوانتومی این امکان را می‌دهد که مسائل پیچیده‌ای را که برای رایانه‌های کلاسیک حل آن‌ها دشوار یا غیرممکن است، در زمان‌زمان زیاد مختصر‌تری حل کنند. در نتیجه، این فناوری می‌تواند به حل مسائلی بپردازد که با راه حلهای سنتی نمی‌توان به آن‌ها جواب داد. از جمله این مسائل می‌توان به موارد پیچیده‌تری همانند همانند‌سازی‌های مولکولی در تحقیقات دارویی، پیش‌بینی‌های پیچیده در بازارهای مالی و طراحی مواد تازه در علوم مواد اشاره کرد.

اما به‌رغم این ظرفیت‌های بسیار، هم چنان فناوری کوانتومی در مرحله های ابتدایی گسترش خود قرار دارد و تا این مدت برای دستیابی به مرحله‌ای که کاملاً کاربردی و مقاوم در برابر اشتباه باشد، نیاز به زمان و تحقیقات بیشتری است. با این حال، در سال‌های تازه ناظر ظهور پیشرفت‌های قابل توجهی در این حوزه بوده‌ایم که نویدبخش نزدیک شدن به مرحله تجاری‌سازی و کاربرد عملی این فناوری در صنایع گوناگون است. برای نمونه، در اواخر سال ۲۰۲۴، شرکت‌هایی نظیر گوگل، مایکروسافت و آی‌بی‌ام دستاوردهایی در عرصه ساخت پردازنده‌های کوانتومی اظهار کردند که نشان‌دهنده اغاز یک دوره تازه در علم محاسبات است. این دستاوردها نه تنها پیشرفت‌های علمی در عرصه محاسبات کوانتومی را نشان خواهند داد، بلکه بازتاب‌دهنده ظرفیت‌های بالقوه‌ای می باشند که اکنون در صنایع گوناگون ظهور یافته‌اند.

مهر در این نوشتار مختصر به بازدید حالت فناوری کوانتومی در سال ۲۰۲۵ می‌پردازد. این بازدید شامل تحلیل دستاوردهای تازه، چالش‌های حاضر در مسیر گسترش این فناوری و کاربردهای آن در صنعت و تجارت خواهد می بود.

نگاه کلی به تحول در محاسبات کوانتومی

همان طور که ذکر شد، فناوری کوانتومی، برخلاف رایانه‌های کلاسیک که اطلاعات را به طور بیت‌های صفر و یک پردازش می‌کنند، از کیوبیت‌ها (کوانتوم بیت‌ها) برای انجام محاسبات منفعت گیری می‌کند. این کیوبیت‌ها قادرند ویژگی‌های شگفت و پیچیده‌ای را برای پردازش اطلاعات به کار گیرند که برای رایانه‌های سنتی غیرممکن است. در سال ۲۰۲۴، شرکت‌هایی از جمله گوگل، مایکروسافت و آی‌بی‌ام، پیشرفت‌های بزرگی در گسترش سخت‌افزار و الگوریتم‌های کوانتومی اظهار کردند که مبین ورود این فناوری به مرحله های عملیاتی و کاربردی است.

یکی از با اهمیت ترین تغیرات در این عرصه، اظهار ساخت چیپ‌های مبتنی بر کیوبیت‌های توپولوژیکی (Topological Qubits) از سوی شرکت فناوری مایکروسافت می بود. چیپ‌های مذکور با منفعت گیری از ذراتی به نام «مادیورانا» (Majorana Fermions)، از ویژگی‌های جدیدی برای افت اشتباه و بهبود مقیاس‌پذیری منفعت می‌برند. این دستاورد می‌تواند به شکل قابل توجهی شدت دستیابی به رایانه‌های کوانتومی کاربردی را افزایش دهد.

کاربردهای فناوری کوانتومی دنیای واقعی و صنعت

محاسبات کوانتومی تا سال ۲۰۲۵ به مرحله‌ای رسیده‌اند که دیگر تنها در دنیای تئوری و آزمایشگاه‌ها مورد بازدید قرار نمی‌گیرد و کاربردهای عملی و تجاری آن در حال گسترش است. در صنایع گوناگون، از جمله داروسازی، هوافضا، انرژی و امنیت ملی، پیشرفت‌های قابل توجهی در حال رخ دادن است. به طور مثال، شرکت‌های داروسازی در حال منفعت گیری از قوت محاسبات کوانتومی برای کشف داروهای تازه و بهینه‌سازی مولکول‌ها می باشند. به نظر کارشناسان، به کارگیری این فناوری می‌تواند شدت تحقیقات دارویی را به طور چشمگیری افزایش دهد.

این چنین در صنعت هوافضا، شرکت‌ها از محاسبات کوانتومی برای بهبود کارکرد کاتالیزورهای سلول‌های سوختی هیدروژنی و باتری‌های الکتریکی منفعت گیری می‌کنند. این پیشرفت‌ها در عرصه بهبود کارایی انرژی و افت انتشار کردن گازهای گلخانه‌ای می‌تواند به تغییرات اساسی در صنعت حمل و نقل هوایی و خودروسازی منجر شود.

محاسبات کوانتومی تا سال ۲۰۲۵ به مرحله‌ای رسیده‌اند که دیگر تنها در دنیای تئوری و آزمایشگاه‌ها مورد بازدید قرار نمی‌گیرد و کاربردهای عملی و تجاری آن در حال گسترش است

چالش‌ها و مانع ها در مسیر گسترش فناوری کوانتومی

اگرچه پیشرفت‌های بزرگی در عرصه محاسبات کوانتومی صورت گرفته است، اما تا این مدت چالش‌های بسیاری بر سر راه رسیدن به رایانه‌های کوانتومی کاملاً کاربردی و مقاوم در برابر اشتباه وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، مشکل «خطای کوانتومی» است که می‌تواند به دقت محاسبات صدمه داخل کند. تحقیقات در عرصه بهبود دقت و از بین بردن اشتباه در عملیات کوانتومی هم چنان در حال پیشرفت است، اما برای دستیابی به رایانه‌های کوانتومی قابل مطمعن، نیاز به زمان و منبع های زیاد تر وجود دارد.

علاوه بر این، مقیاس‌پذیری و هزینه‌های گسترش فناوری کوانتومی نیز از دیگر مانع ها مهم در این مسیر محسوب می‌شود. ساخت یک رایانه کوانتومی با تعداد بسیاری کیوبیت برای انجام محاسبات پیچیده نیازمند منبع های محاسباتی زیاد بالا و زیرساخت‌های پیچیده است که می‌تواند در مختصر‌زمان قابل تحقق نباشد.

زمان‌های اقتصادی و تجاری گسترش فناوری کوانتومی

به نظر تعداد بسیاری از متخصصان، فناوری کوانتومی نه تنها یک ابزار محاسباتی تازه است، بلکه این امکان را دارد که به یک «مزیت رقابتی» برای کشورهای پیشرفته و شرکت‌های فعال در این حوزه تبدیل شود. اندوخته‌گذاری در حوزه تحقیق و گسترش فناوری کوانتومی، می‌تواند به نوآوری در قسمت‌های گوناگون اقتصادی منجر شود و در نهایت به رشد پایدار و گسترش اقتصادی کشورها پشتیبانی کند. برای فهمیدن بهتر این مزیت، می‌توان به نقش تحول آفرین فناوری کوانتومی در حوزه اقتصاد و صنعت اشاره کرد. در قسمت مالی، محاسبات کوانتومی پیش‌بینی‌های دقیق‌تر از تغییرات بازار را میسر می‌سازد و در صنعت مواد، طراحی مواد تازه با ویژگی‌های خاص را تسهیل می‌نماید.

اکنون و در سطح جهانی، کشورهای گوناگون به شدت در حال اندوخته‌گذاری در حوزه تحقیق و گسترش فناوری کوانتومی می باشند. چین، ایالات متحده، آلمان و کره جنوبی از جمله کشورهای پیشرو در این عرصه به شمار می‌روال. در این چنین شرایطی، رقابت در این حوزه نه تنها برای دستیابی به فناوری‌های نوین بلکه برای جذب نخبگان علمی و پژوهشی نیز شدت گرفته است. از همین روی، کشورهایی که بتوانند در گسترش فناوری کوانتومی پیشتاز باشند، قادر خواهند می بود در عرصه‌هایی چون امنیت سایبری، پیش‌بینی‌های اقتصادی و دفاع ملی به مزیت‌های قابل توجهی دست یابند.

سال ۲۰۲۵؛ نقطه بلوغ نسبی فناوری کوانتومی

بر پایه برآوردهای صورت گرفته، فناوری کوانتومی در سال ۲۰۲۵ به نقطه‌ای رسیده است که می‌توان آن را به گفتن یک نقطه عطف در تاریخ گسترش فناوری‌های نوین دانست. هرچند که تا این مدت چالش‌های فنی و عملیاتی بسیاری در مسیر تبدیل رایانه‌های کوانتومی به ابزارهای قابل مطمعن و کاربردی وجود دارد، پیشرفت‌های تازه در این حوزه بیانگر تغییرات عمده‌ای در نحوه تفکر و حرکت در صنعت و علم است. این پیشرفت‌ها تنها به محدوده‌های تحقیقاتی محدود نشده‌اند، بلکه داخل دنیای واقعی و تجاری شده‌اند و اغاز به تأثیرگذاری در صنایع گوناگون کرده‌اند.

یکی از نکات مهمی که در این مسیر باید مد نظر قرار گیرد این است که فناوری کوانتومی به علت ویژگی‌های خاص خود، نه تنها به گفتن یک ابزار محاسباتی تازه، بلکه به‌گفتن یک «مزیت رقابتی» برای کشورها و شرکت‌ها نقل می‌شود. همان گونه که در دنیای امروز، اندوخته‌گذاری در عرصه تحقیق و گسترش فناوری‌های پیشرفته همانند هوش مصنوعی و بلاک‌چین به یکی از ارکان قوت اقتصادی و سیاسی تبدیل شده است، فناوری کوانتومی نیز در آینده‌ای نه‌چندان دور، به ابزاری استراتژیک تبدیل خواهد شد و کشورهای پیشرو در این عرصه نه تنها به مزایای اقتصادی، بلکه به تسلط بر استانداردهای نوین و چالش‌های امنیتی جهانی خواهند رسید.

جمع‌بندی

با عنایت به این که فناوری کوانتومی در حال گذراندن مرحله های گوناگون گسترش خود است، کشورهای گسترش یافتهای که بتوانند به شدت در این حوزه اندوخته‌گذاری کنند و نخبگان علمی و پژوهشی را جذب کنند، قادر خواهند می بود از پتانسیل‌های عظیم این فناوری منفعت‌برداری کنند. این کشورها می‌توانند با دقت به نیازهای بومی و استراتژیک خود، از این فناوری برای حل مسائل پیچیده‌ای چون پیش‌بینی‌های اقتصادی، همانند‌سازی‌های مولکولی برای داروسازی، بهینه‌سازی‌های تشکیل و انرژی و حتی بهبود فرآیندهای دفاعی و امنیتی منفعت گیرند. این چنین، در صورتی غفلت کشورها از رقابت در این حوزه، امکان پذیر ناگزیر ناچار به وابستگی به دیگر کشورها شوند.

محاسبات کوانتومی در سطح صنعتی، می‌تواند به یک موتور تحول و نوآوری در تعداد بسیاری از صنایع تبدیل شود. در صنایع دارویی، به‌اختصاصی در فرآیند کشف داروهای تازه و طراحی مولکول‌ها، این فناوری پتانسیل اراعه راه‌حل‌های سریع تر و دقیق‌تر را دارد. در قسمت مالی، محاسبات کوانتومی این قابلیت را دارد که پیچیدگی‌های مدل‌های اقتصادی و پیش‌بینی‌های بازار را با دقت بیشتری تحلیل کند. این چنین در صنایع حمل‌ونقل، انرژی و حتی کشاورزی، این فناوری می‌تواند به بهینه‌سازی فرآیندها و افزایش کارایی پشتیبانی کند.

این که محاسبات کوانتومی می‌تواند برای تغییرات در صنایع گوناگون به موتور رشد تبدیل شود، به این معنی است که نه تنها در قسمت‌های خاصی از بازار، بلکه در کل اقتصاد جهانی اثرگذار خواهد می بود. از همین روی، شرکت‌هایی که به شدت به این فناوری روی آورده و آن را در فرایندهای خود ادغام کنند، می‌توانند از مزایای آن منفعت‌برداری کنند و موقعیت خود را به گفتن رهبران صنعتی و نوآوران در بازار جهانی تحکیم نمایند.

در نهایت، همانطور که در قبل ناظر تأثیرات انقلابی فناوری‌هایی چون اینترنت و هوش مصنوعی بر جهان بوده‌ایم، کارشناسان اعتقاد دارند که محاسبات کوانتومی نیز می‌تواند به شکلی شبیه دنیای فناوری را تحول دهد. تغییراتی که در ابتدا امکان پذیر در پشت صحنه و در مقیاس‌های کوچک اغاز شود، به‌زودی به تحولی بزرگ در دنیای تجارت و علم تبدیل خواهد شد. این در حالی است که برای منفعت‌برداری کامل از این فناوری، نیاز به اندوخته‌گذاری‌های مستمر، تحقیقات پیشرفته و پرورش نیروی انسانی متخصص وجود دارد. کشورها، دولت‌ها و قسمت‌های خصوصی باید از هم‌اکنون به طور جدی در عرصه گسترش این فناوری برای آینده‌ای که در آن محاسبات کوانتومی در زندگی روزمره به‌کار گرفته می‌شود، قدم بردارند.