اخیرا این افتخار را داشتم که در کنفرانس "تجاری سازی کوانتوم" در مورد چگونگی تدارک سازمانها برای کوانتوم امروز که تحت سرپرستی سردبیران اکونومیست برگزار شد سخنرانی کنم. پیام من این بود که برخی از جنبه های فناوری های کوانتومی در افق هستند و ما باید اطمینان حاصل کنیم که قابلیت های کوانتومی برای رونق اقتصادی و امنیت ملی بر این اساس توسعه می یابد.
چاک بروکس, تجاری کوانتومی 2022
در چند سال گذشته پیشرفت های قابل توجهی صورت گرفته است که ما را فراتر از محاسبات کلاسیک به یک دوره داده جدید به نام محاسبات کوانتومی سوق می دهد. چند سال گذشته در تحقیقات کوانتومی به ویژه با پیشرفت های علمی تحول یافته است که محاسبات را به صورت تصاعدی سریعتر و دقیق تر می کند. چه یک بار از به عنوان توهمات علمی تخیلی تصور می شد در حال حاضر واقعیت های تکنولوژیکی. دوران کوانتومی در حال فرا رسیدن است و تحول خواهد بود! درک برخی از اصول مهم است, محاسبات کوانتومی, سنجش کوانتومی, رمزگذاری کوانتومی, اینترنت اشیا کوانتومی, و در نهایت اینده کوانتومی ما.
محاسبات کوانتومی است?
کد دودویی در حال اجرا از محاسبه کامپیوتر.
بهترین شرکت های بیمه مسافرتی
بهترین برنامه های بیمه مسافرتی کووید-19
پیگیری محاسبات کوانتومی با دنیای معمایی فیزیک زیر اتمی مرتبط است که از حالت های عدم قطعیت در سطح اتم به عنوان مبنایی برای محاسبات استفاده می کند. گارتنر محاسبات کوانتومی را چنین توصیف می کند: "[تی]او از حالتهای کوانتومی اتمی برای محاسبه اثر استفاده می کند. داده ها در کیوبیت ها (بیت های کوانتومی) نگهداری می شوند که توانایی نگه داشتن همه حالت های ممکن را به طور همزمان دارند. داده های نگهداری شده در کیوبیت ها حتی در صورت جدا شدن فیزیکی تحت تاثیر داده های نگهداری شده در کیوبیت های دیگر قرار می گیرند. این اثر به عنوان درهم تنیدگی شناخته می شود.”
در توضیحات ابتدایی تر رایانه های کوانتومی به جای استفاده از بیت های سنتی باینری از یک و صفر برای ارتباطات دیجیتال از بیت های کوانتومی یا کیوبیت استفاده می کنند. کامپیوترهای کوانتومی استفاده از اتم به عنوان یک سیستم فیزیکی اجازه می دهد تا یک اتم در هر دو 0 و 1 حالت به طور همزمان.
یک تعریف فنی تر را می توان در اینجا یافت: "در محاسبات کوانتومی, عملیات به جای استفاده از حالت کوانتومی یک جسم برای تولید واحد اساسی حافظه به نام به عنوان یک بیت کوانتومی یا کیوبیت. کیوبیت ها با استفاده از سیستم های فیزیکی مانند چرخش الکترون یا جهت گیری فوتون ساخته می شوند. این سیستم می تواند در بسیاری از ترتیبات مختلف همه در یک بار, یک ویژگی شناخته شده به عنوان برهم نهی کوانتومی. کیوبیت ها همچنین می توانند با استفاده از پدیده ای به نام درهم تنیدگی کوانتومی به طور جدایی ناپذیری به یکدیگر مرتبط شوند. نتیجه این است که یک سری کیوبیت ها می توانند چیزهای مختلف را به طور همزمان نشان دهند. این حالتها خصوصیات تعریف نشده یک جسم قبل از شناسایی مانند چرخش الکترون یا قطبش فوتون هستند. به جای داشتن یک موقعیت روشن, حالتهای کوانتومی اندازه گیری نشده در یک مخلوط رخ می دهند 'برهم نهی' که می تواند با اجسام دیگر درگیر شود زیرا نتایج نهایی از نظر ریاضی حتی مرتبط خواهد بود. ریاضیات پیچیده پشت این حالات بی قراری از سکه در حال چرخش گرفتار را می توان به الگوریتم های خاص متصل به کار کوتاه از مشکلات که یک کامپیوتر کلاسیک مدت زمان طولانی به کار کردن را.”
مقدار زیادی از تحقیق و توسعه و نمونه سازی هنوز هم باید انجام شود برای رسیدن به هدف کلی کامل محاسبات کوانتومی. محاسبات کوانتومی هنوز در مرحله نظری و نظری تری قرار دارد اما برخی از کارشناسان می گویند ما به دروازه کوانتوم نزدیک می شویم و ما سریعتر از چیزی که در ابتدا فکر می کردیم می رسیم.
سنجش کوانتومی
مفهوم محاسبات انتزاعی تجزیه و تحلیل پیش بینی. داده های بزرگ. رمزنگاری مجازی کوانتومی. کسب و کار . [ + ] تجسم هوش مصنوعی. بلاک چین.
یکی از حوزه هایی که فناوری های کوانتومی قبلا وارد شده اند اندازه گیری و سنجش کوانتوم است. این در حال حاضر در تصویربرداری رزونانس مغناطیسی و دستگاه های ناوبری استفاده می شود.
"سنسورهای کوانتومی با استفاده از کوچکترین مقدار انرژی و ماده برای شناسایی و اندازه گیری تغییرات کوچک در زمان, گرانش, درجه حرارت, فشار, چرخش, شتاب, فرکانس, و میدان های مغناطیسی و الکتریکی. بیش از نیم قرن است که به اشکال مختلف به صورت تجاری در دسترس هستند . پیشرفت های اخیر در این زمینه نشان می دهد که چنین سنسورهایی به زودی انقلابی در اندازه گیری و سیگنال های اطلاعاتی ایجاد می کنند—احتمالا با شناسایی زیردریایی ها و فضاپیماها و تاسیسات زیرزمینی بسیار راحت تر است. فراتر از ساخت جیپیاس فوق العاده دقیق, سنسورهای کوانتومی می توانید شکل و میدان گرانشی زمین به درون یک سانتی متر اندازه گیری. چنین سنجشی می تواند هم برای نقشه برداری از منابع معدنی زیرزمینی و هم برای محاسبه دقیق مسیر موشک های بالستیک و سایر مهمات مفید باشد.”
رمزگذاری کوانتومی
کامپیوتر هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل ژنوم انسان و احراز هویت افراد
اثبات کوانتومی و رمزگذاری مقاوم نیز جنبه هایی از کوانتوم هستند که کاربردهای فعلی دارند. ایالات متحده و سایر کشورها نگران هستند که هکرها امروز داده ها را بدزدند تا رایانه های کوانتومی بتوانند در عرض یک دهه این داده ها را بشکنند. همان قدرت محاسباتی که اجازه می دهد مشکلات پیچیده به سرعت رمزگشایی یا حل شوند می تواند به نوبه خود برای تضعیف امنیت سایبری اعمال شود. این یک تهدید مستقیم برای زیرساخت های حیاتی از جمله سیستم های مالی ما است.
با استفاده از رمزنگاری استاندارد 2048 یک کامپیوتر کلاسیک می تواند یک میلیارد سال طول بکشد تا این رمزگذاری را بشکند. اگر شما یک کامپیوتر کوانتومی فعال داشته باشید ممکن است در کمتر از دو دقیقه بشکند.
در حال حاضر کامپیوترهای کوانتومی نمونه اولیه به اندازه کافی قوی نیستند که بتوانند کلیدهای رمزنگاری نامتقارن طولانی را بشکنند اما خطر واقعی است.قانون امنیت سایبری محاسبات کوانتومیتوسط کنگره ایالات متحده را به دولت فدرال توسعه یک استراتژی برای محافظت از سیستم های فناوری اطلاعات فدرال از هک توسط رایانه های کوانتومی. لایحه امنیت سایبری محاسبات کوانتومی دو حزبی در مجلس نمایندگان تصویب می شود و در انتظار اقدام مجلس سنا است. (executivegov. com)
اخیرا موسسه ملی استاندارد و فناوری وزارت بازرگانی ایالات متحده اولین گروه از ابزارهای رمزنگاری را انتخاب کرده است که برای مقاومت در برابر حمله به یک کامپیوتر کوانتومی طراحی شده اند. وزیر بازرگانی جینا ام رایموندو گفت:" اعلامیه امروز یک نقطه عطف مهم در ایمن سازی داده های حساس ما در برابر احتمال حملات سایبری بعدی از رایانه های کوانتومی است. "با تشکر از تخصص و تعهد نیست به تکنولوژی پیشرفته ما قادر به برداشتن گام های لازم برای ایمن سازی اطلاعات الکترونیکی در ایالات متحده هستیم. مشاغل می توانند ضمن حفظ اعتماد و اطمینان مشتریان خود به ابتکار عمل ادامه دهند."نیست چهار الگوریتم رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم را اعلام کرد
متخصصان فناوری اطلاعات و امنیت سایبری هوشمند رویکردی پیشگیرانه را در پیش گرفته اند و اکنون شروع به تهیه دنیای پسا کوانتومی و تهدیدات بالقوه جغرافیایی-نظامی کرده اند. داستین مودی از نیست توضیح می دهد که چرا : "شما در واقع می توانید از طریق یک کامپیوتر کوانتومی در معرض خطر باشید حتی اگر یک کامپیوتر کوانتومی [با کارایی بالا] هنوز وجود ندارد. این است که اغلب به نام 'برداشت در حال حاضر, رمزگشایی بعد.'اینده از رمزنگاری کوانتومی ضد چیست? (ieee. org)
کوانتومی اینترنت اشیا
مفهوم منظره شهری و شبکه ارتباطی مدرن. مخابرات. اینترنت اشیا (اینترنت اشیا). فناوری اطلاعات و ارتباطات . [ + ] (فناوری ارتباطات اطلاعات). 5 گرم شهر هوشمند. تحول دیجیتال.
در یکی از مقالات قبلی من در مورد برخی از پیامدهای فناوری های کوانتومی در اینترنت اشیا بحث کردم (اینترنت اشیا):
"یک" درهم تنیدگی " اضافی در رابطه با کوانتوم وجود دارد و این تقاطع اینترنت اشیا است. به راحتی تعریف شده است, اینترنت اشیا (اینترنت اشیا) به ایده کلی چیزهایی که قابل خواندن هستند اشاره دارد, قابل تشخیص, قابل مکان یابی, نشانی, و/یا از طریق اینترنت قابل کنترل است. این شامل دستگاه ها, حسگرها, افراد, داده ها, و ماشین ها و تعاملات بین ان ها می شود. کسب و کار خودی هوش پیش بینی کرد که "توسط 2023, مصرف کنندگان, شرکت ها و دولت نصب خواهد شد 40 میلیارد دستگاه اینترنت اشیا در سطح جهان.”
همانطور که ما به سرعت در حال تکامل به اینترنت اشیا و اقتصاد دیجیتال جدید, هر دو دستگاه لبه و داده ها در حال تکثیر در نرخ شگفت انگیز. چالش در حال حاضر چگونه ما نظارت و اطمینان از خدمات با کیفیت از اینترنت اشیا? پاسخگویی, مقیاس پذیری, فرایندها, و کارایی برای بهترین سرویس دهی به هر فناوری یا قابلیت ابتکاری مورد نیاز است. به خصوص در تریلیون سنسور.
به طور خاص, فناوری های کوانتومی بر بهینه سازی قدرت محاسباتی تاثیر می گذارند, مدل های محاسباتی, تاخیر شبکه, قابلیت همکاری, هوش مصنوعی (رابط انسان/کامپیوتر), تجزیه و تحلیل زمان واقعی و تجزیه و تحلیل پیش بینی شده, افزایش قدرت ذخیره سازی و حافظه داده, محاسبات ابری امن, مجازی سازی, و زیرساخت های مخابراتی 5 جی در حال ظهور. برای 5 گرم, امن پایان به پایان ارتباطات اساسی هستند و رمزگذاری کوانتومی (که کدهای امن تولید می کند) ممکن است راه حلی برای اتصال سریع اینترنت اشیا باشد.
امنیت اینترنت اشیا یک موضوع مهم است. در حال حاضر از الگوریتم های رمزنگاری برای کمک به ایمن سازی ارتباط (اعتبار سنجی و تایید) در اینترنت اشیا استفاده می شود. اما چون به کلیدهای عمومی متکی هستند رمزگذاری شان می تواند توسط هکرهای پیچیده ای که از کامپیوترهای کوانتومی استفاده می کنند در اینده نه چندان دور شکسته شود.”
سرنوشت کوانتومی ما
نمای نزدیک اجزای کوانتومی
موارد استفاده از محاسبات کوانتومی
در سال 2019 کامپیوتر کوانتومی گوگل محاسباتی را در کمتر از چهار دقیقه انجام داد که قدرتمندترین کامپیوتر جهان را 10000 سال به طول می انجامد و حدود 158 میلیون برابر سریعتر از سریعترین ابر رایانه جهان است. محاسبات جدید در مقیاس, سرعت و قابلیت به طور مستمر دستیابی به نقاط عطف جدید. کامپیوتر کوانتومی گوگل حدود 158 میلیون برابر سریعتر از سریعترین ابر رایانه جهان است | توسط ویدار | پیش بینی | فوریه, 2021 / متوسط
تحولات جدید محاسبات کوانتومی را به واقعیت نزدیک تر می کند و باعث می شود که مقیاس بندی و ساخت راحت تر شود. "محققان دانشگاه سایمون فریزر در مورد تحقیقاتی که امروز در طبیعت منتشر شده است گزارش می دهند که می توانند راه را به سوی اینترنت کوانتومی تمام سیلیکون و رایانه های کوانتومی هموار کنند که می توانند با چالش های محاسباتی در دنیای واقعی مقابله کنند. این اینترنت از لحاظ نظری بسیار امن تر و بسیار قوی تر از نسخه امروز خواهد بود. در این مطالعه دانشمندان مشاهدات خود را از کیوبیت های فوتون-اسپین مرکز سیلیکون توصیف می کنند که یک نقطه عطف مهم است که فرصت های فوری برای ساخت رایانه های کوانتومی مقیاس پذیر و اینترنت کوانتومی را که به هم متصل می شوند باز می کند.”
"با پیدا کردن یک راه برای ایجاد پردازنده های محاسبات کوانتومی در سیلیکون, شما می توانید استفاده از تمام سال از توسعه, دانش, و زیرساخت های مورد استفاده برای تولید رایانه های معمولی, به جای ایجاد یک کل صنعت جدید برای تولید کوانتومی," سیمونز می گوید. "این نشان دهنده یک مزیت رقابتی تقریبا غیر قابل عبور در رقابت بین المللی برای یک کامپیوتر کوانتومی است."پیوند فوتونی می تواند یک اینترنت کوانتومی تمام سیلیکون و دستگاه های کوانتومی مقیاس پذیر (thequantuminsider. com)
بسیاری تصور می کنند که پیشرفت در قدرت و سرعت محاسبات کوانتومی به ما کمک می کند تا برخی از بزرگترین و پیچیده ترین چالش هایی را که به عنوان یک تمدن روبرو هستیم حل کنیم. برخی از مقوله های علم است که به طور مستقیم توسط کوانتوم نهفته شامل فیزیک و شیمی و ریاضیات و زیست شناسی. برنامه های کاربردی برای صنعت عمودی صنعت مانند بهداشت و درمان تاثیر, دارایی, تجارت, ارتباطات, امنیت, امنیت سایبری & رمزنگاری, انرژی, اکتشافات فضایی, و رشته های متعدد دیگر. اساسا هر صنعتی که داده ها یک عنصر است.
به طور خاص, فناوری کوانتومی پتانسیل شگفت انگیزی دارد که می تواند همه چیز را از ارتباطات متحول کند, تجزیه و تحلیل داده های زمان واقعی, فناوری زیستی, تعیین توالی ژنومی, و علم مواد را کاتالیز کنید. پیش بینی شده است که محاسبات کوانتومی نیز ما را با تاثیر بر چشم انداز هوش مصنوعی و متاورس تسریع خواهد کرد.
یک مطالعه اخیر توسط" بازار محاسبات کوانتومی & فناوری – 2018-2024 "گزارش, فراهم می کند یک نگاه اجمالی به کوانتومی ما:" ما در میان یک "مسابقه برتری محاسبات کوانتومی", یکی که در قدرت محاسباتی پیشگامانه است که منجر به برتری عملکرد ابر رایانه های دیجیتال. فناوری های محاسبات کوانتومی پتانسیل تغییر دینامیک طولانی مدت در تجارت را دارند, اطلاعات, امور نظامی, و توازن استراتژیک قدرت.
پیشرفت در طراحی رایانه های کوانتومی, الگوریتم های تحمل خطا و فناوری های جدید ساخت اکنون این فناوری "جام مقدس" را به یک برنامه واقع گرایانه تبدیل می کند که در برخی از برنامه ها از محاسبات سنتی پیشی می گیرد. با این پیشرفت های جدید سوال کلیدی که شرکت ها می پرسند این نیست که کامپیوتر کوانتومی وجود خواهد داشت یا خیر بلکه این است که چه کسی این کامپیوتر را می سازد و از این سیستم بهره مند می شود."گزارش بازار و فناوری های محاسبات کوانتومی 2018-2024-24.6 درصد / تحقیقات صنعت 40 (industry40marketresearch. com)
در حالی که ما هنوز لیتر در عصر تحقیقات کوانتومی و کشف, ما بدون شک در مسیر در حال ظهور به عصر جدیدی از محاسبات کوانتومی و تحول دیجیتال هستند. این است که هنوز در یک مرحله نوپای, اما ما ممکن است وارد وجود دارد زودتر از ما تصور, شاید در عرض یک دهه .
به دلیل ماهیت بالقوه مخرب فناوری های کوانتومی اکنون باید برای مزایا و خطرات نمایی فناوری کوانتوم تدارک ببینیم. این امر مستلزم سرمایه گذاری بیشتر تحقیق و توسعه توسط بخش های دولتی و خصوصی است. همچنین تعلیم و تربیت کوانتومی و توسعه نیروی کار باید برنامه ریزی و اجرا شود تا پسر ما فردای کوانتومی شود.
منابعی برای کوانتوم:
3د بارگزاری, پس زمینه انتزاعی با طیف رنگارنگ. پرتوهای زرد صورتی روشن و درخشان . [ + ] خطوط.
در زیر برخی از سازمان هایی که تعداد زیادی از اطلاعات برای شیرجه رفتن عمیق تر به موضوعات کوانتومی هستند.
اتحاد امنیت کوانتومی: اتحاد امنیت کوانتومی را به دانشگاه تشکیل شد, صنعت, محققان, و نهادهای دولتی ایالات متحده با هم برای شناسایی, تعریف, همکاری, پایه, استاندارد و حفاظت از کشورهای مستقل, جامعه, و افراد از اثرات گسترده محاسبات کوانتومی. اتحاد امنیت کوانتومی
کوانتوم یک ابتکار جهت یابی است که در سال 2019 راه اندازی شد و به عنوان جامعه پیشرو برای همه پروژه ها و فعالیت های فناوری های کوانتومی عمل می کند. کوانتوم توسط رهبری و نمایندگی در سراسر جوامع بین المللی پشتیبانی می شود. ابتکار توسعه داده است یک طرح پروژه برای رسیدگی به چشم انداز فعلی از فناوری های کوانتومی, شناسایی چالش ها و فرصت ها, اهرم و همکاری با طرح های موجود, تعامل با جامعه کوانتومی در بزرگ, و حفظ ابتکار کوانتومی در دراز مدت. درباره ما-کوانتوم
موسسه استراتژی کوانتومی یک شبکه بین المللی از متخصصان بین دامنه ای با تخصص غنی و متنوع است که اشتیاق به فناوری های کوانتومی را به اشتراک می گذارد. چیزی که ما را متحد کرد یک چشم انداز و انگیزه برای کشف و پیشبرد درک کاربردهای عملی محاسبات کوانتومی در صنایع و کمک به پل زدن فضای سفید بین پتانسیل و عملی بود.
درباره نویسنده
مجله خبری سایبر برتر
چاک بروکس یک رهبر فکری شناخته شده در سطح جهانی و متخصص امنیت سایبری و فناوری های نوظهور است. چاک همچنین دانشکده کمکی در برنامه اطلاعاتی کاربردی فارغ التحصیل دانشگاه جورج تاون و برنامه های امنیت سایبری فارغ التحصیل جایی که او دوره های مدیریت ریسک تدریس, امنیت داخلی, و امنیت سایبری. او همچنین امنیت سایبری برای نسل بعدی سیستم های اتصال برای کوانتومی اینترنت اشیا معاون صندلی و همچنین به عنوان اتحاد امنیت کوانتومی در خدمت, صندلی برای اینترنت اشیا. لینکدین از چاک به عنوان یکی از "5 نفر برتر فناوری که باید در لینکدین دنبال کنند" نام برد."او به عنوان یکی از جهان نامگذاری شد "10 بهترین کارشناسان امنیت سایبری و فناوری" توسط بهترین امتیاز, به عنوان یک "بالا 50 تاثیر گذار جهانی در معرض خطر, انطباق," توسط تامپسون رویترز, "بهترین کلمه در امنیت" توسط پلت فرم سیسو, و توسط ایفسک و متفکران 360 به عنوان "#2 تاثیر گذار جهانی امنیت سایبری."او در سال 2020 و 2021 و 2022 حضور داشت اونالیتیکا "چه کسی در امنیت سایبری است" – به عنوان یکی از تاثیرگذاران برتر برای امنیت سایبری. او همچنین یکی از بالا نامگذاری شد 5 مدیران به دنبال در امنیت سایبری توسط موزاییک اجرایی, او همچنین یک کارشناس امنیت سایبری برای" شبکه " در واشنگتن پست, بازدید از سردبیر در امنیت داخلی امروز, متخصص برای موزاییک اجرایی/گووکان, و یکی از عوامل به فوربس. نوشته ها و پادکست های او توسط در برجسته شده است&تی امنیت سایبری, اینتل, ای بی ام, شبکه های درخت عرعر, سیلنس, جنرال داینامیکس, زیراکس, و دیگران. وی دارای مدرک کارشناسی ارشد روابط بین الملل از دانشگاه شیکاگو و لیسانس علوم سیاسی از دانشگاه دپاو و گواهی حقوق بین الملل از فرهنگستان حقوق بین الملل لاهه است.
