اینترنت، مهمترین تکنولوژی مورد استفاده بشر در چند دهه گذشته است که زندگی انسان را متحول ساخته است. امروزه برای تأمین تمامی نیازهای زندگی خود به این بستر ارتباطی احتیاج داریم.
از آموزش گرفته تا حوزه سلامتی، نقش اینترنت در بهبود شرایط زندگی ما و رفع مشکلات شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ چشمگیر بوده است. همین نکته موجب شده است که برای توسعه این بستر ارتباطی، تلاش و سرمایه‌گذاری‌های زیادی صورت پذیرد.
مفهوم جدید اینترنت کوانتومی یکی از این تلاش‌ها به شمار می‌آید. در این مقاله، به معرفی این تکنولوژی در حال توسعه می‌پردازیم.
مروری بر چالش‌ها و چشم‌اندازهای اینترنت کوانتومی
شناختی از اینترنت کوانتومی
کوانتوم چیست؟
انتقال اطلاعات در شبکه کوانتومی
چرا اینترنت کوانتومی نقطه تحولی در تبادل اطلاعات است؟
برتری‌ها و چالش‌های اینترنت کوانتومی
آیا اینترنت کوانتومی می‌تواند زندگی ما را تغییر دهد؟
شناختی از اینترنت کوانتومی
اینترنت کوانتومی بر اساس یک منطق فیزیک به نام اصل کوانتوم طراحی می شود. در این اینترنت انتقال داده ها از طریق خواص کوانتوم مثل در هم تنیدگی کوانتومی صورت می پذیرد.
این اصل که بر خلاف ساختار فیزیک کلاسیک قرار دارد، از ویژگی جفت شدن خواص دو ذره و تقابل واکنشی که با یکدیگر دارند پایه گذاری شده است.
در اینترنت کوانتومی، داده‌ها به وضعیت کیوبیتی رمزنگاری می‌شوند و در دستگاه‌های کوانتومی مثل کامپیوتر یا پردازنده کوانتومی ایجاد می‌شوند. سپس، این داده‌ها بین دستگاه‌های کوانتومی انتقال می‌یابند. به‌عنوان مثال، یک دستگاه کوانتومی می‌تواند یک کیوبیت را به دستگاه کوانتومی دیگری ارسال کند. این ارتباطات با استفاده از خواص عجیب و منحصربه‌فرد وضعیت‌های کوانتومی محقق می‌شوند.
کوانتوم چیست؟
در فیزیک، کوانتوم به کمترین مقدار یا مقدار پایه از یک کمیت اشاره دارد که می‌تواند در تعامل با هر واحد دیگری باشد. به عبارت دیگر، کوانتوم یک واحد اندازه‌گیری فیزیکی است که در مقیاس کوچک، مانند سطح اتمی و ذرات کوچک‌تر، بسیار مهم است. همچنین، مکانیک کوانتومی به مطالعه نحوه رفتار و تعامل واحدهای کوچک مانند الکترون‌ها و فوتون‌ها با میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، پرداخته و به عنوان یکی از پایه‌های فیزیک کوانتومی محسوب می‌شود.
بنابراین، کوانتوم مربوط به مفاهیمی مانند اندازه‌گیری، احتمالات، درهم‌تنیدگی، و موجودات کوانتومی است که خصوصیاتی منحصربه‌فرد دارند و به عنوان پایه‌های تحلیلی برای بسیاری از فناوری‌های پیشرفته مانند اینترنت کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی، و کامپیوتر‌های کوانتومی عمل می‌کند
انتقال اطلاعات در شبکه کوانتومی
انتقال اطلاعات در شبکه کوانتومی بر اساس خواص منحصر به فرد واحدهای کوانتومی مانند کیوبیت‌ها (یا ذرات کوانتومی دیگر) انجام می‌شود. در این شبکه، از فرآیند رمزنگاری کوانتومی استفاده می‌شود که در آن، اطلاعات به صورت کوانتومی رمزنگاری می‌شود و به صورت امن از یک سمت به سمت دیگر منتقل می‌شود.
برای انتقال اطلاعات در شبکه کوانتومی، ابتدا یک پارتیکل کوانتومی (مانند فوتون) با خاصیت درهم‌تنیدگی به دو محل مورد نظر ارسال می‌شود. سپس اطلاعات مورد نیاز برای انتقال به یک کیوبیت کوانتومی متصل به پارتیکل کوانتومی اضافه می‌شود.
این اطلاعات می‌تواند در حالت 0 یا 1 و یا حالتی به صورت ترکیبی از 0 و 1 باشد . سپس، این کیوبیت کوانتومی به صورت درهم‌تنیده با پارتیکل کوانتومی دیگری در محل دیگری ارسال می‌شود. در اینجا، خواص درهم‌تنیدگی کوانتومی بین دو پارتیکل، تحت عنوان پدیده تلاقی کوانتومی، برای انتقال اطلاعات به کار گرفته می‌شود. با انتقال کیوبیت کوانتومی به مکان مورد نظر، اطلاعات کوانتومی به صورت امن در دسترس خواهد بود.
چرا اینترنت کوانتومی نقطه تحولی در تبادل اطلاعات است؟
انتقال اطلاعات در اینترنت کوانتومی با استفاده از خواص منحصر به فرد واحدهای کوانتومی، مانند درهم‌تنیدگی کوانتومی، امنیت بسیار بالایی را برای انتقال اطلاعات فراهم می‌کند. در این روش، اطلاعات به صورت کوانتومی رمزنگاری شده و با استفاده از خواص کوانتومی پارتیکل‌ها، به صورت امن از یک سمت به سمت دیگر منتقل می شوند. بر خلاف ارسال اطلاعات در شبکه‌های کلاسیک، که با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری دیجیتال انجام می‌شود، اینترنت کوانتومی به دلیل امنیت بسیار بالا و امکان انجام عملیات‌های پیچیده بر روی داده‌های کوانتومی، به عنوان نقطه تحولی در تبادل اطلاعات شناخته می‌شود.
علاوه بر رمزنگاری و امنیت در انتقال اطلاعات، اینترنت کوانتومی کاربردهای دیگری را نیز در زمینه‌های مختلف دارد. در ادامه به برخی از مهمترین کاربردهای اینترنت کوانتومی اشاره می‌کنیم
پردازش داده‌های حجیم
شبیه‌سازی سیستم‌ها و هوش مصنوعی
اینترنت اشیاء (IoT)
تجارت الکترونیک
افزایش سرعت اطلاعات
برتری‌ها و چالش‌های اینترنت کوانتومی
هر تکنولوژی با توجه به نکات مثبت و چالش هایی که در پیش رو دارد، سنجیده می شود. از چالش های پیش روی صنعت کوانتومی می توان به موارد زیر اشاره کرد.
پایداری
هزینه
استاندارد سازی پروتکل ها
محدودیت های فنی
زمان بر بودن تحقیقات و توسعه
وجود این چالش ها اگرچه روند رسیدن به سیستم های کوانتومی رو مشکل کرده است اما وجود مزایایی نظیر امنیت، سرعت و پردازش قدرتمند، آینده ای روشن را برای این صنعت نمایان کرده است.
آیا اینترنت کوانتومی می‌تواند زندگی ما را تغییر دهد؟
اگرچه اینترنت کوانتومی مزایای گسترده ای را فراهم می کند اما وجود چنین سیستم های پیشرفته ای در زندگی عادی نقشی را ایفا نمی کنند. قطعا شما برای مشاهده یک ویدیو از یوتیوب نیازی به اینترنت کوانتومی ندارید و به راحتی با اینترنت همراه ایرانسل خود می توانید از تماشای ویدیو لذت ببرید.
اما نقش این اینترنت در سیستم های صنایع بزرگ دولتی و خصوصی که نیاز به پردازش های قدرتمند، سریع و با امنیت بالا را دارند انتخاب مناسبی به شمار می آید. صنایع هوش مصنوعی، موتور های جستجوی و شرکت هایی نظیر آمازون از این سیستم ها می توانند استفاده کنند.
نتیجه گیری: اینترنت کوانتومی می تواند دریچه هایی تازه از امنیت ، سرعت و قدرت بالای پردازشی را برای صنایع خاص فراهم کند که قطعا ثمره آن هرچند کوچک در زندگی ما قابل لمس است. تکنولوژی که در دهه های آینده نقش مهمتری در حوزه فناوری اطلاعات ایفا خواهند کرد.
