د.جهاد عودة
يمثل تكامل التقنيات الكمومية حاليًا أحد أكثر التطورات المتوقعة للقوات المسلحة ، ولكن لا يزال من الصعب التنبؤ بتأثيرها الدقيق. على الرغم من أن التطبيقات الاقتصادية والاستخدام الواسع النطاق لا يزالان على بعد سنوات ، إلا أنه لا يوجد أدنى شك في أنهما سيكونان لهما تأثير حاسم عندما يتم توظيفهما على نطاق واسع.
في مايو 2018 ، اقترح رئيس قسم الحوسبة الكمومية في شركة إنتل التقنية أنه "إذا كان لدينا بعد 10 سنوات من الآن جهاز كمبيوتر الكم مع بضعة آلاف من وحدات البايت ، فإن هذا بالتأكيد سيغير العالم بنفس الطريقة التي حدث بها المعالج الدقيق الأول". (البتة ، أو البتة الكمومية ، هي الوحدة الأساسية للمعلومات في جهاز كمبيوتر الكم ، تشبه إلى حد ما في جهاز كمبيوتر قياسي.) ولكن بينما من المتوقع أن يكون للتكنولوجيا الكمومية آثار بعيدة المدى على القوات العسكرية ، يؤدي حقل علم المعلومات الكمومية إلى ظهور تطبيقات متعددة متعلقة بالدفاع والتي يتم تجميعها معًا تحت اسم "الكم" ، ولكنها تستحق دراسة مستقلة.
إن توزيع المفاتيح الكمية ( الشفره ) والتحليل الكمي والاستشعار الكمومي يعد جميعًا بالتأثير بشكل كبير على الأمن الاستراتيجي بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، يوفر الشفره ميزة على المدى القريب للمدافعين لتأمين اتصالاتهم ، في حين أن تحليل التشفير الكمي هو قدرة هجومية بطبيعتها ، على الرغم من أنها تنضج بوتيرة أبطأ. ستوفر الحوسبة الكمية المعممة العديد من الاحتمالات الأخرى ، لكنها غير مؤكدة للغاية في هذه المرحلة للسماح بتحليل متضافر لآثارها.
أكثر أشكال تشفير الكم شيوعًا هو إرسال مفاتيح التشفير باستخدام "تراكبات" كمومية للفوتونات أثناء بدء جلسات اتصالات آمنة. تمشيا مع مبدأ عدم اليقين الخاص بهيسنبرج ، فإن الحالات الدقيقة للفوتونات غير محددة حتى يتم عزلها وقياسها - عندها فقط تظهر حالة استقطاب محددة. نظرًا لأن عملية الاعتراض ذاتها (أو "التنصت") على أحد الكويكبات يغيره بشكل لا رجعة فيه ، يوفر QKD وسيلة قيمة لمعرفة ما إذا كان قد تم اعتراض الاتصالات وفحصها (على سبيل المثال ، من خلال هجوم "رجل في الوسط"). يشبه ذلك استخدام الأظرف المقاومة للعبث لإرسال الرسائل عبر الشبكة البريدية القياسية. تكنولوجيا قابلة للتطبيق على الأنظمة الحالية للاتصالات المشفرة ، يشير تحليل التشفير الكمي إلى التطبيق المحدد للحوسبة الكمومية لفك تشفير الرسائل المشفرة.
تعتمد معايير التشفير الحالية بشكل أساسي على الخوارزميات الرياضية لتشفير البيانات ، والتي لا يمكن كسرها بشكل فعال في أي فترة زمنية معقولة. على سبيل المثال ، يتطلب تشفير 256 بايت من المستوى العسكري من الولايات المتحدة ، من الناحية النظرية ، مليارات السنين لأجهزة الكمبيوتر الحديثة من أجل كسر الشفرة من خلال أساليب القوة الغاشمة (أي "التجربة والخطأ" لجميع الحلول الممكنة).
ومع ذلك ، ستتمكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية في نهاية المطاف من استبدال طرق التجربة والخطأ المتسلسلة لمعالجة هذه المشكلات الرياضية المعقدة بوسائل بديلة للنظر في العديد من الاحتمالات في وقت واحد. يعد الوعد بتحليل التشفير الكمي مغريا إلى حد أن بعض البلدان بدأت بالفعل في جمع اتصالات أجنبية مشفرة مع توقع أنها ستكون قادرة على استخراج أسرار قيمة من تلك البيانات في المستقبل. عندما يصبح تحليل الشفرات الكمي متاحًا ، سيؤثر ذلك بشكل كبير على العلاقات الدولية من خلال جعل الاتصالات الإذاعية (أو التي يتم اعتراضها) مفتوحة لفك التشفير. بالنسبة للبلدان التي تعتمد بشكل كبير على التشفير لتأمين العمليات العسكرية أو المراسلات الدبلوماسية أو غيرها من البيانات الحساسة ، قد يكون هذا حدثًا فاصلًا. سوف يؤثر بشكل كبير على العلاقات الدولية بجعل الاتصالات الإذاعية (أو المعترضة) مفتوحة لفك التشفير. بالنسبة للبلدان التي تعتمد بشكل كبير على التشفير لتأمين العمليات العسكرية أو المراسلات الدبلوماسية أو غيرها من البيانات الحساسة ، قد يكون هذا حدثًا فاصلًا. سوف يؤثر بشكل كبير على العلاقات الدولية بجعل الاتصالات الإذاعية (أو المعترضة) مفتوحة لفك التشفير. بالنسبة للبلدان التي تعتمد بشكل كبير على التشفير لتأمين العمليات العسكرية أو المراسلات الدبلوماسية أو غيرها من البيانات الحساسة ، قد يكون هذا حدثًا فاصلًا.
في سبتمبر 2018 ، نشرت الولايات المتحدة الأمريكية النظرة العامة الإستراتيجية الوطنية لعلوم المعلومات الكمية ، والتي عرّفت الاستشعار الكمومي بأنها "الاستفادة من ميكانيكا الكم لتعزيز الدقة الأساسية للقياسات و / أو تمكين أنظمة أو طرائق جديدة لأجهزة الاستشعار والقياس". هذه القدرات الجديدة ستوفر مزايا عسكرية واضحة. أبرزت لجنة خبراء علوم الدفاع بالمملكة المتحدة الأهمية المحتملة لمستشعرات الجاذبية المحسنة (مقاييس الجاذبية الكمية) ، والتي يمكن أن تكتشف الكتل المتحركة تحت الماء ، مثل الغواصات. يمكن أيضًا استخدام مقاييس المغنطيسية فائقة التوصيل التي تستخدم تقنية الكم لقياس التغيرات الطفيفة في المجالات المغناطيسية لتحديد غواصات العدو ، بينما يمكن استخدام الرادار الكمي لاكتشاف حتى الطائرات التي لا يمكن ملاحظتها. كما قال مختبر علوم وتكنولوجيا الدفاع في المملكة المتحدة ، "من المتوقع أن يتم تمكين التقنيات المدمرة عسكريا الجديدة (مثل الاتصالات الجديدة أو طرائق الرادار)". تشكل التقنيات الكمومية بالفعل جزءًا من التطورات المتعلقة بتصغير الساعات الذرية ، وهي مفيدة لأغراض تحديد المواقع والملاحة والتوقيت.
من المرجح أن توفر الحوسبة الكمومية تطبيقات تخريبية أخرى ، على الرغم من أن الوقت لا يزال مبكرًا في مرحلة البحث والتطوير للتنبؤ بالاختراعات التي تنتظرنا أو كيف يمكن للقوى أو الخصوم الودودين الاستفادة منها. لن تحل الحوسبة الكمية محل أساليب الحوسبة الكلاسيكية القائمة على الترانزستورات ورقائق السيليكون. بدلًا من ذلك ، يجب اعتبار الحوسبة الكمومية أفضل طريقة بديلة ومتكاملة وحتى متآزرة قادرة على حل بعض المشكلات التي لا يمكن لأجهزة الكمبيوتر الحالية ، ولكن على الأرجح ستكون غير فعالة نسبيًا أو أفضل بشكل هامشي لحل المشكلات الأخرى التي تتفوق أجهزة الكمبيوتر الحالية. العديد من الدول تستثمر بكثافة في البحوث الكمومية لاكتساب ميزة اقتصادية وعسكرية. تعني الطبيعة ذات الاستخدام المزدوج للحوسبة الكمومية أن الشركات الخاصة والجامعات ستلعب أيضًا أدوارًا رئيسية في ابتكار هذه التقنيات الجديدة وتكييفها. في تقريره الصادر في مارس 2018 إلى لجنة العلوم والتكنولوجيا التابعة لمجلس العموم البريطاني ، أكد معهد الفيزياء أن "المملكة المتحدة بحاجة إلى تحويل قاعدة أبحاثها القوية إلى منتجات تجارية ، من خلال تعميق الروابط بين الأوساط الأكاديمية والصناعة ، والاستفادة من نقاط القوة الصناعية ذات الصلة ". قد يثبت مدى قدرة الدولة القومية على حشد الموارد لإعطاء الأولوية لتطوير التطبيقات العسكرية ميزة حاسمة في هذا السباق التكنولوجي الجديد.
كانت الصين رائدة في مجال البحث والتطوير الكمومي. في عام 2016، بدأت بكين محاولة لتحقيق اختراقات كبرى في مجال تكنولوجيا الكم بحلول عام 2030، وذلك العام نفسه أطلقت أول قمر صناعي كمي في العالم، تيليبورتيد الفوتون إلى الأرض في عام 2017. و Micius أكمل القمر الصناعي بنجاح QKD من المدار إلى المحطات الأرضية في Xinglong ، الصين ، و Graz ، النمسا. في عام 2017 ، وأنشأت الصين أيضًا أول رابط اتصالات كمومية للأرض بين بكين وشانغهاي.
تمثل هذه الإنجازات العلمية مبادرات تاريخية يمكن أن تؤمن اتصالات الحكومة الصينية ضد الملاحظة الأجنبية - على الأقل حتى يصبح تحليل التشفير بعد الكم حقيقة واقعة. وسيقود المختبر الوطني المزمع إنشاؤه لعشرة مليارات دولار أمريكي لعلوم المعلومات الكمية في بمقاطعة آنهوي حمله وطنيه في مجال الحوسبة الكمومية والاستشعار عنها.
