يُسجّل تطور الاتصالات الكمومية تقدماً كبيراً في تأمين نقل البيانات، إلا أن نجاح هذه العملية يرتبط بشكل أساس بكيفية تسهيل تبادل المعلومات بفعالية تامة. على عكس شبكات الاتصالات الكلاسيكية، تتيح الشبكة الكمومية ترابط مختلف الكيانات بشكل آمن عبر كابل الألياف الضوئية بين المعالجات الكمومية المميزة أو المنفصلة مادياً.
تمر الشبكات الكمومية بمختلف مراحل التطوّر حتى تصل إلى كامل وظائفها. ويسعى الباحثون إلى اقتراح خارطة طريق نحو إنترنت كمّي كامل تمرّ بست مراحل أساسية. تبدأ المرحلة الأولى مع شبكات إعادة الإرسال الموثوقة حيث يمكن توزيع المفتاح الكمي وإنشاء العقد النهائي المتصل بسلسلة من المكررات الوسيطة الآمنة، بشرط أن تكون مكررات وسيطة موثوقة. أما المرحلة الكمومية الثانية فتقوم على إعداد الشبكات وقياسها. هذه الخطوة تسمح بتوزيع المفتاح الكمي بين أي عقدتين طرفيتين أو تسجيل دخول آمن. المرحلة الثالثة، شبكات التوزيع المتشابكة وفي هذه المرحلة يصبح من الممكن تنفيذ نسخة مستقلة عن الجهاز لتوزيع المفتاح الكمي، بناءً على التشابك المتوفّر. للوصول إلى المرحلة الرابعة يجب أن تكون الشبكات خالية من الأخطاء لاتصال الكمبيوتر الكمومي بالشبكة. أما المرحلة الخامسة فهي شبكات الحوسبة الكمومية.
يمكن النظر إلى المرحلتين الأولى والثانية على أنهما مرحلتان لشبكات بروتو كمومية – proto quantum كونهما تجعلان التطبيقات الأولى للإنترنت الكمي متاحة. بينما تتيح المراحل الثلاث التالية مزيداً من التطبيقات وبالتالي فهي تُعد شبكات كمومية متقدمة. في عصر الاتصالات والانترنت، تعتبر الشبكات الكمومية من أنظمة الاتصالات الأساسية وهي شبيهة بالحوسبة الكمومية السريعة والآمنة لتحل المشاكل بالوقت الآني.
تأخذ الخصوصية الرقمية اهتمام الشركات والمؤسسات والحكومات التي تبحث في كيفية حماية المعلومات والبيانات والاتصالات من التهديدات السيبرانية والهجمات الالكترونية. لذلك تُستخدم المفاتيح الكمومية كسلاح هجومي في أجهزة الكمبيوتر.
بين الحوسبة والاتصالات... الشبكات الكميّة تسجّل أرقاماً قياسية لمسافات كبيرة
تدعم الشبكات الكمومية نظام الاتصالات لمنع الاختراقات الرقمية والكشف عن أي محاولات في هذا الاطار مع استخدام مبدأ التشابك. على هذا الخط، سجّل باحثون في بكين انجازاً في الاتصالات الكميّة التي بلغت مسافة 102,2 كلم لتتجاوز المسافة السابقة وهي 18 كلم. وقد قام الفريق بتصميم النظام المادي الجديد الذي يعتمد على بروتوكول مختلف لتحقيق هذه المسافة. بعد نجاح هذه التجربة، يؤكّد الباحثون على أهمية التكنولوجيا والتقنيات الرقمية لدعم الشبكات الكموميةّ الآمنة عبر الألياف.
إلى جانب ذلك، يتم الحرص على تحقيق التشفير الكمّي أو ما يعرف بـ Quantum Cryptography الذي يعتبر أساس الاتصال الكمي والذي يُستخدم لمختلف الجسيمات من كل الأحجام. ويعمل التشفير الكمّي على تشفير البيانات لحماية المعلومات المذكورة وعدم قراءتها إلا مع توافق "المفتاح" بالاضافة إلى تأمين عملية تناقلها من دون اختراقها.
يُعد النظام الكمّي قابلاً للتوسع مع تعزيز إمكانات الحوسبة وربط أجهزة الكمبيوتر مع الأجهزة الكمومية بالشبكة. أما عن تطبيقات الانترنت الكمومية، فمعظمها يتطلّب معالجات كمومية صغيرة بما يتماشى مع بروتوكول الانترنت الكمي: توزيع المفتاح الكمومي في عملية التشفير الكمي وهذا ما يتعارض مع الحوسبة الكمومية التي لا يمكن أن تحقق الكثير من التطبيقات دون المعالجة المدمجة.
بينما الانترنت الكمي يسمح للأجهزة الكمومية بالاتصال بأجهزة الكمبيوتر وإجراء كل العمليات عن بُعد من خلال السحابة مع الحفاظ على خصوصية الاتصالات والشبكات الكمومية وتخزين المعلومات بشكل فعّال دون السماح لحدوث أي اختراقات أو هجمات سيبرانية.
من هي الدول التي تستخدم الشبكات الكمومية؟
لن تكون الشبكات الكمومية بديلاً عن الشبكات التقليدية بل مكملاً لها لمعالجة المشاكل التي يعاني منها الانترنت بشكل عام لا سيّما عمليات القرصنة والهجمات الالكترونية. وتتنافس الدول اليوم على اعتماد الشبكات الكمومية منها الصين، الولايات المتحدة واليابان التي تتفوّق على غيرها من الدول في الابتكارات الكمومية.
تقدّمت الصين عن غيرها من الدول بأبحاثها وتجاربها المتعلّقة بالاتصالات الكمية حيث أعلنت في وقت سابق إنشاء أول شبكة اتصالات كمومية متكاملة على مستوى العالم والتي تجمع أكثر من 700 من الألياف الضوئية مع تأمين الاتصال بالأقمار الصناعية لتوزيع المفتاح الكمومي على مسافة 4600 كلم لخدمة أكثر من 150 مستخدماً في الصين إلى جانب العاملين في القطاع المصرفي، المؤسسات الحكومية وشبكات الطاقة بعدما أصبح من الممكن استخدام الشبكات الكمومية لمختلف التطبيقات.
أما في الولايات المتحدة، فقد تم تطوير أول شبكة كمومية مع توزيع المفاتيح الكمية. كذلك قامت إحدى الشركات بتأمين أكثر من 800 كلم من كابلات الألياف البصرية بهدف بناء الشبكة وربطها من مدينة بوسطن وصولاً إلى العاصمة واشنطن. بدورها اليابان كان لها حصة كبيرة من الشبكات الكمومية حيث ركّزت عملياتها على تطوير هذه الشبكة بما يتماشى مع احتياجات المدن والعملاء؛ كما نذكر أستراليا وروسيا التي اتخذت المنحى الكمومي بخطوات ثابتة، حيث يضم المركز الكمي الروسي 12 مختبراً مجهزاً تقدّر قيمته بنحو 9 ملايين دولار.
على صعيد المنطقة، تناولت الدول الخليجية والشرق الأوسط الحوسبة الكمومية مع تعزيز الابتكارات في هذا المجال. وقد وسّعت الامارات استثماراتها في الحوسبة الكمومية مع اعتماد الكثير من تطبيقاتها للارتقاء بجودة العمل ورفع انتاجية القطاعات. في هذا الصدد، تعاونت مجموعات من المراكز والجامعات والأكاديميات في الدولة لدعم الحوسبة الكمومية في الامارات مع تطبيق البروتوكول المطلوب إن كان على صعيد الاتصالات او شبكات الانترنت الآمنة لتحليل البيانات وتطبيق ابتكارات الجيل الخامس والتعلم الآلي والذكاء الاصطناعي بصورة فعّالة.
تُمثّل الحوسبة الكمومية انجازاً تكنولولجياً للمرحلة المقبلة حيث سيؤثر هذا الإنجاز في مجال التكنولوجيا والتقنية. كما تدعم الحوسبة الكمومية عمل الحواسيب لتسرّعها وتبعد عنها المخاطر إلا أنه قد يستغرق العالم بعض الوقت لفهم أهمية الحوسبة الكمية تماماً مع صياغة الاستراتيجيات والفرص المناسبة. تنجز الحوسبة الكمومية تقدماً علمياً ملحوظاً مع اندماجها بتحليل البيانات الضخمة والقائمة على الذكاء الاصطناعي. إلى جانب ذلك، تُحسّن الحوسبة الكمومية الحركة التجارية في الدول التي تعتمدها مع تعزيز العائدات وتوفير التكاليف. هذا وتحلّ الحوسبة الكمومية الكثير من الأمور العالقة والتي لا يمكن للشبكات التقليدية حلّها بهذه السهولة والسرعة.
الخدمات المالية والاستثمارات لتحسين القطاع المالي
مع الاتجاه نحو التحول الرقمي انتقلت الخدمات المالية والمصرفية إلى مرحلة جديدة تدعم العملات المشفرة والتعاملات الالكترونية. هذا الواقع أدى إلى انتشار الابتكارات والقدرات المتطوّرة لتكشف عمليات الاحتيال في مختلف المناطق ومساعدة المؤسسات المالية والمصرفية على استخدام الحوسبة الكمومية والسحابية للحفاظ على التميّز والتأقلم مع التغيّرات. في هذا الخصوص، تعبّر الشركات المتخصصة في القطاع المالي عن رغبتها بتطوير مجالاتها في الحوسبة الكمومية لتأمين الاتصالات والحماية الكاملة والاستفادة من الخدمات والميزات المتوفرة في هذه السحابة دون سواها.
أكثر من ذلك، تقدم الحوسبة الكمومية امكانية دمج الذكاء الاصطناعي في الخدمات المالية لتحسين الخدمات وتحويلها إلى النمط الذكي مع زيادة الجودة للعملاء والاستجابة إلى متطلباتهم مع احترام الخصوصية الرقمية. بدورها، تعمل الجهات الاقتصادية على تطوير البنية التحتية الرقمية نظراً للقيود المفروضة ورغبة الناس بالانتقال إلى أنظمة الرقمنة بشكل كبير. على هذا الخط، تسمح الحوسبة الكميّة للحكومات بالتخطيط وتحسين القدرات لتكون أكثر ذكاءً عبر اعتماد البيانات والتقنيات الحديثة بالاضافة إلى تشغيل التطبيقات التكنولوجية الداعمة لانترنت الأشياء.
تعليقاً على هذا التحول، يعتقد الخبراء أن هذه السحابة ستكون عنصراً أساسياً لتبني الطاقة النظيفة وتحسين كفاءة العمل من إدارة السلطات وتوفر الأساليب الجديدة استعداداً للتقنيات القادمة نذكر منها السيارات ذاتية القيادة، المدن والمنازل الذكية بالاضافة إلى نقل الأعمال إلى النهج المتطوّر واستيعاب تدفق البيانات. لذلك يجب أن تكون استراتيجية الحوسبة الكمومية شاملة أكثر لتتبنى كل السيناريوات المطروحة لتحقيق التنمية والاستدامة الاجتماعية، الرقمية والاقتصادية.
لا تقتصر الخدمات على ذلك فحسب بل تدخل الحوسبة الكمومية في قطاعات المعرفة والاتصالات والوسائط الرقمية التي تُزوّدها باستراتيجيات مختلفة تشجّع من خلالها المنشآت والمشاريع المحلية. في هذه الحالة، ارتفع اهتمام المنطقة في الحوسبة الكمومية مع تخصيص حصة كبيرة لها في السوق المستقبلي بالتوازي مع خلق الفرص ودعمها على الصعيد الاقليمي والمحلي.
الحوسبة الكمومية: وجه آخر من المخاطر
مقابل الفرص الاستثنائية التي تقدمها الحوسبة الكمومية تأتي أوجه جديدة من المخاطر مع طرح أشكال جديدة من التشفير الكمي لاستباق القراصنة والهجمات السيبرانية. ففي وقت يعمل فيه القراصنة على فك التشفيرة القديمة، ستكون لهم تشفيرة أخرى بالمرصاد مع خوارزمية جديدة. ففي عصر الرقمنة، أصبحت أنشطة البيانات وشبكات الاتصالات والعملات المشفرة والبنية التحتية الرقمية والتعاملات الرقمية عرضة للاختراق في أي وقت لذلك تسعى الحكومات إلى تعزيز خططها الدفاعية لمواجهة التهديدات والاستثمار بمجال البحث والتطوير لدعم المهارات الشابة والابتكارات والمشاريع الناشئة التي تخدم هذا القطاع على كافة الأصعدة.
بحسب الخبراء، ستمهّد الحوسبة الكمومية الطريق أمام المزيد من الابتكارات في عالم التكنولوجيا كما ستكون قادرة على إحداث التغيير الجذري مع تسهيل استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لتحويل البيانات التي لا يمكن اختراقها.
توفّر الحوسبة الكمومية فرصة كبيرة لعمالقة التكنولوجيا للتنافس وكسب الرهانات في عالم التكنولوجيا. لذلك باشر كل من غوغل ومايكروسوفت وغيرهما العديد مسيرة التحول إلى الحوسبة الكميّة مع تعزيز الخطط الاستراتيجية والتعاونات لسدّ الفجوة بين المهارات ومتطلبات السوق.
تَعِدُ السنوات المقبلة بمرحلة ذهبية للحوسبة الكميّة في وقت لا تزال فيه في مراحلها الأولى نسبياً. وتتمثّل الفرصة الأكبر للاقتصاد العالمي باستمرار الشركات والمؤسسات في تنمية السياسات التي تعزز دور الحوسبة السحابية أو الكميّة في العمل استعداداً للواقع الجديد.