فناوری اطلاعات کوانتومی در شرف تغییر جهان ماست. آیا استانداردها می توانند تضمین کنند که جهش کوانتومی به روشی ایمن و مسئولانه تکامل می یابد؟ IEC و ISO برای تولید اسناد مناسب دست به دست هم می دهند.
فناوری اطلاعات کوانتومی یکی از گرایش‌های بعدی فناوری است که نوید تغییر جهان را به دو روش هیجان‌انگیز و نگران‌کننده می‌دهد. ارزش حیاتی آن در توانایی آن در ارائه راه‌حل‌هایی برای مشکلات خاصی است که ابررایانه‌های دیجیتال کنونی میلیاردها سال طول می‌کشند تا حل کنند. مزیت دیگر، توانایی این فناوری برای تقویت مؤثر نیاز به پردازش داده های شدید مورد نیاز هوش مصنوعی (AI)، واقعیت مجازی، بلاک چین و ارزهای دیجیتال است.
پس جای تعجب نیست که ارزش بازار محاسبات کوانتومی – فقط یک عنصر کوانتومی – تا سال 2035 به 1.3 تریلیون دلار خواهد رسید. اکنون رقابت برای توانمند ساختن فناوری به شکلی مسئولانه در جریان است – و استانداردها در این زمینه هستند. انتظار می رود نقش مهمی در انجام این کار ایفا کند.
جهش کوانتومی چیست؟
تئوری کوانتومی بیش از 100 سال است که وجود داشته است و اولین انقلاب کوانتومی اختراعاتی مانند لیزر و ترانزیستور را که بلوک های سازنده اساسی کامپیوترها هستند، امکان پذیر کرد. ما اکنون در میانه ای هستیم که بسیاری از فیزیکدانان از آن به عنوان دومین انقلاب کوانتومی برای بهره برداری از مکانیک کوانتومی برای اهداف بسیار عملی تر و گسترده تر یاد می کنند.
فن آوری های کوانتومی مدرن را می توان به سه حوزه اصلی تقسیم کرد:
ارتباطات کوانتومی، که شامل فرآیندهایی است که در آن کلیدهای رمزگذاری با استفاده از کیوبیت ها به روشی بسیار امن ایجاد، ارسال و دریافت می شوند.
محاسبات کوانتومی، که شامل بهره‌برداری از ویژگی‌های اساسی مکانیک کوانتومی برای حل مشکلات خاصی است که حل آنها برای رایانه‌های فعلی غیرممکن است، و
سنجش و اندازه‌شناسی کوانتومی، که اندازه‌گیری فوق‌العاده دقیق را بر اساس تغییرات در خواص حالت‌های کوانتومی ناشی از تأثیر میدان‌های مغناطیسی و گرانش ممکن می‌سازد.
تشخیص و شبیه سازی کوانتومی
سنسورهای کوانتومی در حال حاضر در حوزه پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند زیرا می توانند میدان های مغناطیسی و سایر عناصر را با وضوح و حساسیت باورنکردنی شناسایی کنند. این به معنای شناسایی سلول‌ها و مولکول‌ها در مقیاس نانو است که پتانسیل عظیمی برای تحقیقات علمی و کشف دارو فراهم می‌کند.
کوانتوم همچنین می تواند برای فعال کردن ناوبری بسیار دقیق تر و قابل اعتمادتر از سیستم های GPS فعلی استفاده شود و این پتانسیل را دارد که به مقابله با چالش های جهانی مهم مانند تغییرات آب و هوا از طریق شبیه سازی در مقیاس جهانی کمک کند. این امر امکان پیش‌بینی آب و هوا و مدل‌سازی بهتر آب و هوا را فراهم می‌کند و همچنین توسعه و کشف اشکال جدید تولید و ذخیره انرژی را ممکن می‌سازد. در محیط زیست، فناوری‌های کوانتومی را می‌توان برای تشخیص تغییرات جزئی در گرانش و در نتیجه چگالی جرم مورد استفاده قرار داد، که به آنها اجازه می‌دهد تا تغییرات مواد یا حفره‌های زیر زمین را به‌طور دقیق تشخیص دهند، که به نوبه خود می‌تواند برای پیش‌بینی شکل‌گیری حفره غرق و نقشه ساختارهای پیچیده تونل استفاده شود.
طبق گزارش مجمع جهانی اقتصاد (WEF)، دولت‌ها در سراسر جهان سرمایه‌گذاری زیادی روی فناوری کوانتومی انجام می‌دهند تا اطمینان حاصل کنند که بخشی از اقتصاد کوانتومی آینده هستند. آنها اخیراً طرح اقتصاد کوانتومی را منتشر کرده اند که در آن اهمیت حیاتی همکاری بین المللی در حصول اطمینان از ارزش افزوده اقتصاد کوانتومی را بیان می کنند.
اما کوانتوم هنوز باید بر چالش‌هایی غلبه کند تا اینکه بتواند واقعاً شروع به کار کند. یکی این که کیوبیت ها به محیط خود حساس هستند و مستعد خطا هستند. علاوه بر این، بسیاری از دستگاه‌های کوانتومی اغلب باید تا نزدیک صفر مطلق (273.15- درجه سانتیگراد) خنک شوند تا بتوانند با سطوح بسیار بالایی از قابلیت اطمینان کار کنند، مانند آشکارسازهای نانوسیم تک فوتون ابررسانا (SNSPDs).
کار روی امنیت سایبری برای کوانتومی
یکی دیگر از چالش های پیش روی امنیت سایبری است. در حالی که توزیع کلید کوانتومی می‌تواند انتقال امن داده‌های حساس را تضمین کند، محاسبات کوانتومی همچنین می‌تواند بسیاری از طرح‌های رمزگذاری را که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند تراکنش‌های بانکی، داده‌های شخصی و بلاک چین، شکسته و به طور بالقوه همه ارزهای دیجیتال را بی‌ارزش کند.
به همین دلیل است که نیاز به فکر کردن در مورد “امنیت پساکوانتومی” وجود دارد. استانداردها فرصت ارزشمندی را برای کمک به مقابله با این مشکل و امکان تحقق مزایای کوانتومی بدون خطر ارائه می دهند. کارهای زیادی در حال حاضر در حال انجام است.
برای مثال، کمیته مشترک ISO و IEC برای امنیت سایبری، ISO/IEC JTC 1/SC 27، که بیشتر به خاطر سری استانداردهای امنیت سایبری IT ISO/IEC 27000 شناخته شده است، به دنبال راه هایی برای توسعه رمزنگاری انعطاف پذیر کوانتومی است.
مؤسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده (NIST) اخیراً استانداردهای ملی را ایجاد کرده است که برخی «طرح‌های» فنی را مشخص می‌کند که برای مقاومت در برابر حملات آینده توسط رایانه‌های کوانتومی طراحی شده‌اند. آنها شامل طرح‌های کپسوله‌سازی کلیدی خاصی هستند که می‌توانند برای ایجاد یک کلید مخفی مشترک بین دو طرفی که از طریق یک کانال عمومی با هم ارتباط برقرار می‌کنند و همچنین طرح‌های امضای دیجیتالی که برای شناسایی تغییرات غیرمجاز در داده‌ها و احراز هویت امضاکننده استفاده می‌شوند، استفاده شود.
اتخاذ رویکردی جهانی با استانداردهای بین المللی
همکاری بین‌المللی برای پیمایش ایمن و اخلاقی در آینده کوانتومی و فعال کردن فناوری برای دستیابی به پتانسیل کامل خود ضروری است. چارچوب‌های حاکمیتی قوی و دستورالعمل‌ها برای توسعه مسئولانه کوانتومی ضروری هستند تا بتوانند مزایای کوانتوم را درک کنند
طرح اقتصاد کوانتومی WEF بر نیاز به همکاری بین‌المللی تأکید می‌کند و بر اهمیت استانداردها به عنوان «ابزارهای ضروری که چشم‌انداز معاصر بخش‌های مختلف را شکل می‌دهند، نوآوری را تقویت می‌کنند و قابلیت اطمینان و قابلیت همکاری سیستم‌ها را تضمین می‌کنند» تأکید می‌کند. تعدادی از سازمان‌های توسعه استاندارد، از جمله IEC، قبلاً روی استانداردهای کوانتومی کار کرده‌اند و در سال‌های 2021 و 2022، مجموعه‌ای از سمپوزیوم‌ها توسط تعدادی از بازیگران اصلی استاندارد، از جمله IEC، برای بحث در مورد استانداردسازی برگزار شد. مفیدترین
کمیته مشترک جدید IEC/ISO برای فناوری جهش کوانتومی
دکتر ریچارد پیتوون متخصص در فناوری‌های کوانتومی و عضو متخصص بسیاری از کمیته‌های فنی IEC و کمیته‌های فرعی در این منطقه است، از جمله به عنوان رئیس SC 86B: دستگاه‌های اتصال فیبر نوری و اجزای غیرفعال. او همچنین عضو کمیته فنی مشترک جدید IEC/ISO در فناوری‌های کوانتومی، IEC/ISO JTC 3 است.
Pitwon می‌گوید که استانداردها به دور از سرکوب نوآوری می‌توانند به ایجاد پایه‌ای کمک کنند که در صورت انتخاب صحیح، نوآوری بر اساس آن رشد کند. ما هنوز در مراحل اولیه کوانتومی هستیم و راه‌های مختلفی وجود دارد که فناوری می‌تواند تکامل یابد، بنابراین آزادی نوآوری حیاتی است. اما برای اینکه کوانتومی تکامل یابد، ما به روش هایی برای آزمایش چیزها نیاز داریم. ما همچنین باید بتوانیم بهترین عملکرد را مستند کنیم و از ثبات و قابلیت همکاری اطمینان حاصل کنیم.» “این جایی است که استانداردها نقش کلیدی ایفا می کنند.”
هدف JTC 3 که به تازگی راه اندازی شده است، هماهنگ کردن تلاش های موجود در سطح جهانی و ایجاد استانداردهای بین المللی در زمینه های اندازه گیری کوانتومی، منابع کوانتومی، آشکارسازهای کوانتومی، ارتباطات کوانتومی، جهش کوانتومی و سایر فناوری های کوانتومی اساسی است.
کمیته مشترک قبلاً استانداردی برای اصطلاحات و واژگان مرتبط با کوانتوم، ISO/IEC 4879 ایجاد کرده است، که زبان مشترکی را امکان‌پذیر می‌سازد که مفاهیم محاسبات کوانتومی را می‌توان پیرامون آن ارتباط برقرار کرد. اکنون در حال کار بر روی یک نقشه راه استاندارد است که شامل مقدمه ای جامع برای ارتباطات کوانتومی است و انواع استانداردهایی را که مورد نیاز هستند و خواهند بود، تشریح می کند.
در حالی که ممکن است سال ها طول بکشد تا این وعده جهش کوانتومی محقق شود، اکثر کشورها در حال حاضر به خوبی در حال توسعه برنامه های کوانتومی هستند، هم به دلیل ترس از دست دادن و هم از ترس امنیت ملی. سازندگان استانداردهای بین المللی نیز در این زمینه هستند و با تکامل کوانتومی تکامل می یابند تا به همه ما کمک کنند تا به سمت آینده کوانتومی مسئولانه حرکت کنیم.
منبع:etech.iec
