Table of Contents
المُناسبة العالمية لبحوث الشبكة الكينتوم
وتمثل بحوث شبكة الكينتوم واحدة من أكثر الحدود تحولاً في العلوم والهندسة الحديثة، وخلافاً للشبكات الكلاسيكية التي تنقل أجزاء من القلوب الكهربائية أو البصرية، فإن الشبكات الكميّة تروج لمبادئ الميكانيكيات الكمية، والتشابك البعيد، وعدم الاستنساخ، بما يتيح قدرات جديدة أساسية، وأن أكثر التطبيقات الفورية والقوية هي التوزيع الرئيسي الكمي (QKD)، الذي يعد أمن الاتصال الذي يمكن تحقيقه.
غير أن بناء هذه الشبكات يشكل تحديا تقنيا هائلا، إذ أن الصور الوحيدة هشة، أو تنحرف عن المسافة، أو أجهزة إعادة الإرسال الكمي - أي قائمة بأجهزة الإرسال الكلاسيكية - التجريبية، ولا يوجد بلد واحد أو مؤسسة واحدة لديها كل الخبرة الضرورية، أو البنية التحتية، أو التمويل اللازم لحل هذه المشاكل وحدها، وهذا الواقع يجعل التعاون الدولي غير مفيد فحسب، بل أساسي، بل إن العنصر في بناء شبكة معلوماتية عالمية لا يضاهيها.
القيمة الاستراتيجية للتعاون الدولي
رأس المال الفكري
وتشترك بحوث الشبكة الكينتوم في تقاطع الفيزياء وعلوم الحاسوب وهندسة المواد والصور الفوتوغرافية، ولا يمكن لأي فريق بحثي أن يتقن جميع هذه المجالات على أعلى المستويات، فالتعاون الدولي يتيح للأفرقة التي لديها قوة تكميلية العمل معاً، فعلى سبيل المثال، يمكن لمجموعة متخصصة في المصادر الضوئية ذات الزوايا الضيق أن تشارك في فريق خبراء في أجهزة الكشف عن الأخطاء الفوقية، بينما تسهم مجموعة ثالثة في رموز التصحيح الكمي للخطأ.
الهياكل الأساسية والتكاليف المشتركة
وتُنتج عن ذلك أيضاً آليات مشتركة بين المؤسسة الأوروبية لكشف الاختطافات، والجدولات البصرية المُغلقة بدقة، وهي تمثل استثمارات كبيرة في مجال رأس المال، كما أن الاتصالات الرباعية التي تُستخدم في إطار برنامج " ميكيوس " ، والتي تُستخدم في إطارها شركة " أوروبا " ، والتي تُستخدم في إطارها شركة " أوروبا " ، والتي تُستخدم فيها برامج بحثية مُحظر على نطاق واسع.
توحيد المقاييس والقابلية للتشغيل المتبادل
ولا بد من التعاون فيما بينها، من أجل توسيع نطاق الشبكات الكميّة بحيث تتجاوز الاختبارات المختبرية المعزولة، وهذا يتطلب الاتفاق على بروتوكولات لتوزيع التشابك، وتبادل كبير، وتصحيح الأخطاء، وإدارة الشبكات، والتعاون الدولي يوفر المحفل الطبيعي لوضع هذه المعايير، وقد بدأت بالفعل منظمات مثل الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية وفرقة العمل المعنية بالهندسة الإنترنت جهود للربط الشبكي كميا، مسترشدة بعمل نظم البحوث المتعددة الجنسيات التي لا تتوافق مع الرؤية.
التعجيل بسلسلة الابتكار
ويستحدث التعاون احتكاكا منتجا، وكثيرا ما تتطرق الأفرقة من مختلف التقاليد العلمية والبيئات التنظيمية إلى مشاكل من زوايا مختلفة، مما يؤدي إلى حلول مبتكرة قد لا تنشأ في إطار مجموعة متجانسة، كما أن حلقات العمل المشتركة وتبادل الباحثين والمستودعات المشتركة للمدونة تعجل دورة الفرضيات والتجارب والتهوية، كما أن الجانب التنافسي للتعاون الدولي - الرغبة في الإسهام بصورة مجدية وجذب نتائج المتابعة - يؤدي أيضا إلى زيادة نشر مجموعات ميدانية.
مشروعات شبكة الكواشف الدولية
The Quantum Internet Alliance (QIA)
التحالف العالمي لشبكة الكينتوم هو مبادرة تمولها المفوضية الأوروبية تجمع أكثر من 30 مؤسسة شريكة من الأوساط الأكاديمية ومعاهد البحوث والصناعة في جميع أنحاء أوروبا، ويقودها فريق التكنولوجيا الكترونية في جامعة ديلفت للتكنولوجيا في هولندا، ويهدف إلى بناء نموذج إلكتروني كامل للشبكة الكميائية قادر على ربط عدة مراكز كمية في جميع أنحاء هولندا وفي نهاية المطاف في أوروبا.
شبكة القمر الصناعي والشبكة الأرضية الصينية
إن الصين حققت في المقام الأول أكثر الخطوات تقدما في مجال الربط الشبكي الكمي في العالم الحقيقي، وقد أثبت ساتل ميتيوس الذي بدأ في عام 2016، وجود توزيع رئيسي من السواتل إلى الأرض على آلاف الكيلومترات، وتوزيع الألياف الأرضية من الأرض إلى السواتل، وشبكة الفيديو المتعددة القارات التي تُجرى على نطاق واسع بين بيجين وفيينا.
ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية: الاتصالات الكمية من الفضاء
أما وكالات الفضاء فهي شركاء طبيعيون في مجال الربط الكمي لأن السواتل هي الطريقة العملية الوحيدة لتوزيع التشابك على المسافات القارية أو المشتركة بين القارات، فالأقمار الصناعية التي تستكشف الكمبيوتر المباشر على امتداد بضعة مئات من الكيلومترات دون أن يثق بها أو أجهزة إعادة الإرسال الكمي.
شبكة التشفير الكينتوم اليابانية
اليابان حافظت على برنامج بحثي ثابت وعالي الجودة في الشبكة الرباعية منذ أكثر من عقدين، وشبكة طوكيو للتبادل الرقمي، التي برهنت عليها عام 2010، كانت أحد الأمثلة الأولى على شبكة التعايش بين الكفاءات في جنوب المحيط الأطلسي، التي تستخدم طائرات موثوق بها، والباحثون اليابانيون في المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات، وجامعة طوكيو، وشبكة نيو كروسو، التي كانت رائدة في التكنولوجيات الرئيسية بما في ذلك نظم الكيمياء العالية السرعة، وشبكة المشتركة للتكامل الكيولوجي،
الشراكات الكمية بين الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي
وقد أضفت الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي طابعا رسميا على التعاون في مجال البحوث الكمي من خلال مجلس التجارة والتكنولوجيا التابع للاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة، الذي يضم فريقا عاملا معنيا بالتكنولوجيات الكمية، ويوفر هذا إطارا لتبادل مقاييس البحث، ووضع المعايير، ودعم المشاريع المشتركة، وقد مولت وزارة الطاقة الأمريكية عدة برمجيات كمية، بما في ذلك شبكة الكينتوم التي تم إعدادها في مختبر أرغوني الوطني ومركز إعادة التوزيع
لاعبو اللاعبين الرئيسيون وأصحاب المصلحة في النظام الإيكولوجي في كوانتوم
الوكالات الحكومية والمبادرات الوطنية
وتعتمد بحوث الشبكة الكينتوم اعتماداً كبيراً على التمويل العام لأن التكنولوجيا لا تزال بعيدة عن القدرة التجارية، وتشمل المبادرات الوطنية الرئيسية مبادرة الكمية الوطنية للولايات المتحدة التي توفر أكثر من مليار دولار من التمويل عبر وكالات متعددة؛ وقاعدة البيانات الكمية للاتحاد الأوروبي، وبرنامج 10 سنوات؛ وبرنامج التكنولوجيات الكينتيوم الوطنية في المملكة المتحدة؛ وخطط البنية التحتية الطموحة في الصين، وإنشاء هياكل أساسية أساسية أساسية أساسية أساسية في مجال التصدير(ب).
المؤسسات الأكاديمية ومراكز البحوث
وتظل الجامعات المحرك الرئيسي لابتكار الشبكة الكميّة، وقد قدمت المجموعات الرائدة في جامعة ديلفت للتكنولوجيا، ورابطة أمم أمريكا اللاتينية للتعاون التقني، وجامعة شيكاغو، وجامعة طوكيو، وجامعة إنسبراك، ومعهد الفرص الكهرومية والمعلومات الكهرمائية في فيينا مساهمات كبيرة في برامج بناء الذاكرة الكمي، وتوزيع العملات المفتوحة، وتضيف إلى ذلك أيضاً إلى مجموعة من المنشورات.
القطاع الخاص وكونسورتيا الصناعية
ويتزايد إشراك القطاع الخاص في تطوير الشبكات الكميـة، وتجمع شركات مثل توشيبا، ورابطة كوانتيك (سويسرا)، وشركة كوبيتيك (الولايات المتحدة)، وشركة KETS Quantum Security (UK) بين نظم المعارف التقليدية والتطبيقات التجارية، وتستثمر شركات التكنولوجيا الأكبر حجماً، بما في ذلك شركة إي بي إم، وغوغل، وشركة هونيويل، في تركيب وثائق كمية موزعة بواسطة شبكة كمية
Technical Pillars of a Global Quantum Network
توزيع الكميوز الرئيسي (QKD)
(ب) إنَّ استخدام الـ (كيو دي) هو أكثر التطبيقات نضجاً في الشبكة الكميّة، حيث توجد نظم تجارية متاحة للمسافات الحضرية الكبرى، وفي بروتوكولات الإعداد والتقدير مثل BB84، تستخدم الأطراف المرسلة قطعاً عشوائية في الدول الكميّة لصور فردية، وتتأكد نظريات عدم الإغراق من أنَّ أجهزة التنصت لا يمكن أن تنسخ الولايات الكميائية دون إدخال أخطاء مرئية أو أخطاء.
أجهزة الترميم والذاكرة
ولا حاجة إلى إعادة إرسال كمية تتجاوز مسافة 100 كيلومتر من الـ KKD مباشرة، ولا توجد في هذه الأجهزة مخزن وكمية أمامية دون قياسها، باستخدام تبادل المعلومات للربط بين الأنهار البعيدة، وتحتاج أجهزة إعادة الإرسال الكمي إلى القدرة على تخزين واسترجاع الأكواخ الضوئية في نظم قائمة على المواد مثل التجمعات الذرية، وتقنيات الاختراع ذات الطابع المتوسط.
الاتصالات الساتلية
فالسواتل توفر مساراً للتواصل الكمي العالمي لأن الخسائر في الغلاف الجوي عند زوايا الارتفاع المنخفضة أقل بكثير من الخسائر في الألياف البصرية على المسافات الطويلة نسبياً، ومع ذلك، يجب أن تتنافس الوصلات الساتلية مع الاهتزازات المركبة الأرضية، والاضطرابات الجوية، وحيازة وتتبع النطاقات الساتلية ذات الترددات العالية، وقد أثبت ساتل مقياس الترددات الصينية جدوى هذه الروابط، وتحقق معدلات رئيسية من الوصلات الفوقية.
دال - التخفيف من تحديات التعاون العالمي
التنظيمية والسياساتية
وتخضع تكنولوجيات الكيوت، ولا سيما تلك التي لها تطبيقات رمزية، لضوابط التصدير وللوائح الأمنية الوطنية، ويشمل ترتيب فاسنار المتعلق بضوابط التصدير للسلع ذات الاستخدام المزدوج نظما ومكونات كبدية كمية، وتفسر مختلف البلدان هذه الضوابط وتنفذها بطرق مختلفة، وتخلق حواجز أمام تقاسم المعدات، وترسل المعدات لإجراء تجارب مشتركة، بل وتنقل برامجيات محاكاة، وكثيرا ما يواجه الباحثون حالات تأخير أو رفض للحصول على حواجز أمنية عالية تتطلب التعاون.
الملكية الفكرية وسيادة البيانات
ويجب على اتحادات البحوث الدولية أن تتفاوض بشأن اتفاقات معقدة تتعلق بالملكية الفكرية، ومن يملك نتائج تجربة مشتركة؟ وكيف تُخصص براءات اختراع عندما تسهم مؤسسات متعددة في اختراعات؟ وهذه المسائل حساسة بوجه خاص في الربط الكمي، حيث يمكن أن تكون للبراءات المبكرة قيمة تجارية هائلة.() وتُنشئ اتفاقات نموذجية، مثل تلك التي يستخدمها تحالف كوانتوم للإنترنت، نماذج لمعالجة المعلومات الأساسية (التي تُنتج عن نتائج تقنية) وعن السيادة الأساسية.
تمويل التماثل وبناء القدرات
ولا تتمتع جميع البلدان بالقدرة على الاستثمار في البحوث الكمية، إذ أن الولايات المتحدة والصين والاتحاد الأوروبي ينفق مئات الملايين من الدولارات سنويا على الربط الكمي، في حين أن البلدان الأصغر أو النامية قد لا يكون لديها سوى عدد قليل من أفرقة البحث المكرسة، ويستلزم التعاون العالمي المؤثر آليات تتيح للدول الأقل موارد المشاركة كجهات مساهمة قيمة، وليس فقط المستهلكين للتكنولوجيا، وتشمل النماذج ترتيبات التمويل المشترك، وبرامج التوجيه، والتصميمات الخاصة بنظم الاتصال ذات الموارد المفتوحة.
الاختلافات الثقافية واللغوية
فالعلم يتزايد طابعه العالمي، ولكن تحديات الاتصالات لا تزال قائمة، وتقاليد علمية مختلفة )مثلاً، النهج القائمة على النظرية مقابل النهج الأولى التجريبية(، وثقافات النشر المختلفة، والحواجز اللغوية يمكن أن تبطئ التعاون، والاجتماعات الافتراضية، والمنابر التعاونية، والمستودعات المشتركة للمدونة، تخفف من بعض هذه التحديات، ولكن لا شيء يحل محل التبادلات الشخصية، والبرامج التي تمول الزيارات البحثية الطويلة الأجل، والإشراف المشترك على الدكتوراه، والمدارس الصيفية المتعددة الجنسيات - مثل برنامج إيراس.
الاتجاهات المستقبلية والأولويات الاستراتيجية
نحو شبكة الإنترنت المتكاملة الكاملة
والرؤية الطويلة الأجل هي شبكة إلكترونية كمية تربط الحواسيب الكمية والمجسات والشبكات الكلاسيكية في جميع أنحاء العالم، وسيتطلب ذلك إعادة إرسال كمية لها معدلات توزيع موثوقة على الشبكة، ونظم تشغيل الشبكة الكمي، وبروتوكولات تطبيقية للمهام الكمية الكميّة، على سبيل المثال، ربط مراكز الاختبار الكمي في آسيا بالقدرات الأساسية على الحاسوب.
معايير الأمن الأمنية في المنطقة الوسطى
وحتى مع تطور الشبكات الكميّة، تظل الشبكات الكلاسيكية عرضة للحواسيب الكمية في المستقبل، وتحتاج الهجرة إلى نظام للتبريد بعد الكواشف - أقيمت نظماً أمنية دولية مأمونة ضد المهاجمين الكميين - وهي موجودة بالفعل، وتضع أجهزة المعايير مثل نظام المعلومات الوطنية الصيغة النهائية لمقاييس القدرة على العمل، وتبدأ المنظمات في جميع أنحاء العالم بتنفيذها.
تطوير القوى العاملة والتعليم
فالشراكات الدولية تتيح مناهج دراسية مشتركة ودورات على شبكة الإنترنت وبرامج ابتكارية تعبر الحدود المؤسسية والوطنية، ومبادرات مثل الائتلاف الكماني (شبكة جامعات أمريكية) وأنشطة التعليم في مجال الكواينتيوم الأوروبي توفر نماذج قيمة، فيما يتعلق بالتواصل الكمي، على وجه التحديد، يحتاج الطلاب إلى التدريب في مجال الصور، والصور، والصور، والصور، والصور، والصور، والصور، والصور، والصور، والصور، والصناعات، والصور، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، والصناعات، وال
الآثار الجغرافية السياسية والاقتصادية
إن شبكات الكينتوم هي تكنولوجيا ذات استخدام مزدوج لها آثار جغرافية سياسية هامة، ويمكن للبلدان التي تسيطر على الهياكل الأساسية للشبكات الكمي أن تحصل على مزايا استراتيجية في مجالات الاستخبارات والأمن السيبراني والتجارة المتقدمة، وفي الوقت نفسه، تكون التكنولوجيا معقدة جداً ومكلفة للغاية بالنسبة لأي أمة بمفردها لكي تتطور بشكل مستقل تماماً، مما يخلق هيكلاً للحوافز حيث تتعايش المنافسة والتعاون، وسيتطلب إدارة هذه المصاعب الدبلوماسية المتأنية: على الدول أن تتنافس، ولكن يجب عليها أيضاً أن تتعاون على وضع معايير للهياكل الأساسي للاختبار.
خاتمة
إن بحوث شبكة الكوانتوم تمثل لحظة محورية، فالفيزياء الأساسية مفهومة جيدا، كما أن المظاهرات التي تثبت المبادئ قد تحققت في المختبرات وعلى الروابط الساتلية، ولا يمكن أن تؤدي التحديات التي لا تزال قائمة على بناء أجهزة إعادة إرسال كمية موثوقة، وتمتد إلى عدة نوافذ، وتدمج الشبكات الكمي والتقليدية - مشاكل هندسية ونظمية جاهزة للتعاون الدولي، كما أن المشاريع والشراكات التي وصفتها هذه المادة لا تُظهر التقدم المحرز.
وبالنسبة للحكومات، فإن الرسالة واضحة: فالاستثمار المستمر في اتحادات البحث في الشبكة الكميّة الدولية ليس ضرورة ترفية بل ضرورة استراتيجية، إذ أن من الضروري بالنسبة للباحثين بناء العلاقات وتبادل البيانات ووضع المعايير التي ستحول الشبكة الكميّة من رؤية إلى واقع، وستكون الشبكة التي تظهر أكثر من مجرد أثر تكنولوجي، وسيكون بمثابة شهادة على ما يمكن أن يحققه الانعدام البشري عندما يتحقق.