У 1980 -х роках глобальна безпека орієнтована на загрозу ядерної зброї та грибних хмар. Сьогодні наступна гонка великої зброї розгортається не з бомбами чи ракетами, а з частинками в атомному масштабі. Ця раса керується досягненням квантових технологій – нових поля, що вже впливає на глобальний баланс сил.

Квантові прориви рідко роблять заголовки. Їм не вистачає візуальної драми традиційних технологій. Однак, хоча громадськість увага зосереджена на тенденціях штучного інтелекту та соціальних медіа, такі країни, як Сполучені Штати та Китай, інвестували мільярди в цю швидко розвивається домен. Наслідки є глибокими – економічно, військово і навіть на рівні особистості та безпеки.

Отже … що таке квантова технологія?

Простіше кажучи, квантова технологія використовує дивні та потужні принципи квантової фізики для досягнення можливостей, що значно перевищують те, що можуть запропонувати класичні технології. Ось кілька ключових областей, де це робить вплив:

Квантові обчислення:

Подумайте про традиційний комп'ютер як неймовірно швидкий калькулятор. Він вирішує проблеми, оцінюючи одну можливість одночасно, як і спроба кожної комбінації на замок, поки він не знайде правильного.

Квантові комп'ютери працюють на абсолютно різних принципах. Вони використовують квантові об'єкти – дрібні частинки, які можуть існувати в декількох станах одночасно (це називається суперпозицією). Це дозволяє їм досліджувати багато можливих рішень одночасно, а не послідовно. Як результат, вони мають потенціал для вирішення певних складних проблем, які потребуватимуть найпотужніших сучасних років суперкомп'ютерів, а то й століть.

Квантові комп'ютери, швидше за все, не замінять ваш ноутбук найближчим часом. Але вони можуть допомогти виявити нові препарати, імітуючи, як поводяться молекули, оптимізують глобальні ланцюги поставок за лічені секунди та потенційно порушують сучасні методи шифрування (шифрування використовується для захисту даних від викрадення). Цей останній пункт особливо стосується точки зору національної безпеки.

Йдеться не лише про швидкість; Це зовсім інший підхід до обчислень. І саме тут лежить реальний ризик. Більшість сьогоднішніх систем кібербезпеки, які використовуються для захисту персональних даних, фінансової інформації та конфіденційних державних записів, залежать від шифрування, яке важко розірвати класичні комп'ютери. Однак для достатнього вдосконаленого квантового комп'ютера ці захист можуть стати вразливими.

Окрім прориву безпеки та моделювання, квантові обчислення можуть значно прискорити штучний інтелект. Навчання великих моделей AI, таких як ChatGPT, вимагає величезних обчислювальних ресурсів для обробки масових наборів даних та оптимізації мільярдів параметрів. Квантові системи можуть одного дня більш ефективно виконувати ці завдання, одночасно вивчаючи кілька шляхів оптимізації. Це може значно скоротити час навчання та забезпечити більш досконалі, потужні та енергоефективні системи AI.

Квантова комунікація:

Ось поворот: хоча квантові комп'ютери становлять серйозну загрозу для цифрової безпеки, квантова фізика також має ключ до захисту. Це принцип, що стоїть за квантовим спілкуванням. Він покладається на тендітну, точну поведінку квантових частинок, таких як фотони, основні одиниці світла, щоб надійно передати інформацію. Ці частинки настільки крихкі, що якщо хтось намагається перехоплювати або підробляти з даними, квантові частинки миттєво змінюються. Це порушення попереджає систему, що робить підслуховування не лише виявленим, але й практично неможливим.

Коротше кажучи, хоча квантові комп'ютери можуть порушити сьогоднішнє шифрування, квантова комунікація пропонує новий вид захисту, один, обґрунтований в основних законах природи. Завдання зараз – це гонка проти часу: оновити цифрові захисні сили до того, як поточні системи стають застарілими.

Квантові датчики:

Квантові датчики – це неймовірно точні інструменти, які можуть виявити крихітні зміни в гравітаційних полях, магнітних полях та електричних полях. Вони також можуть бути використані для вимірювання часу дуже точно. Це дозволяє їм робити те, що люди ніколи раніше не змогли зробити – наприклад:

• Навігація: Квантові датчики дозволяють кораблям та літакам визначати своє точне розташування, не покладаючись на GPS, які можна порушити або підробляти в зонах конфліктів. Функціонувавши як систему внутрішнього позиціонування за допомогою квантових гіроскопів та акселерометрів, ця технологія пропонує надійну альтернативу, коли супутникові сигнали недоступні або порушені, забезпечуючи безперервність навігації у критичних ситуаціях.

• Підземне відображення: Виявити та відображати підземні споруди, бункери або геологічні особливості без необхідності буріння чи сонара. Технологія квантового зондування може визначити тонкі зміни в силі тяжіння або магнітних полів, що дозволяє проводити неінвазивне дослідження під поверхнею Землі.

З цивільної сторони ці датчики могли допомогти:

• Геологія: Виявлення тонких зрушень у земній корі, що може вказувати на майбутні землетруси або вулканічну діяльність, а також забезпечує виявлення природних ресурсів із зниженим впливом на навколишнє середовище.

• Охорона здоров'я: Розробіть МРТ-машини наступного покоління, які забезпечують візуалізацію більш високої роздільної здатності з меншим споживанням електроенергії та покращеною безпекою пацієнтів. Квантові датчики також демонструють обіцянку в магнітоенцефалографії (MEG), де їх висока чутливість дозволяє точно вимірювати магнітні поля мозку. Це може призвести до більш точної діагностики та моніторингу неврологічних станів, таких як епілепсія, хвороба Альцгеймера та інші порушення мозку.

Йдеться не про заміну існуючих технологій, це про створення варіантів, коли ці технології виходять з ладу або порушуються.

Чому Quantum є пріоритетом національної безпеки

Військові заяви є серйозними.

Розглянемо це: більша частина критичної інфраструктури Америки, від енергетичних сітків до ядерних силосів, покладається на цифрові системи, захищені шифруванням. Квантові комп’ютери, найближчим часом, можуть зламати шифрування, що захищає все це. Деякі країни вже збирають і зберігають зашифровані дані, які вони не можуть сьогодні зламати, сподіваючись, що як тільки вони матимуть потужні квантові комп’ютери, вони зможуть його розблокувати. Ця тактика, відома в кібербезпеці кола як “урожай зараз, розшифровується пізніше” – це тиха, але небезпечна стратегія.

Терміновість досягла найвищих рівнів влади. У 2022 році президент Байден підписав Меморандум на національну безпеку 10, який офіційно визнав загрозу, що квантові комп'ютери можуть врешті -решт представити комунікації та національну безпеку США. Директива доручила кожному федеральному агентству розпочати підготовку зараз, з метою переходу якомога більшої кількості систем до криптографії після кванту (PQC) до 2035 року. Ось чому такі агенції, як NSA, DARPA та Міністерство енергетики, сильно інвестують в “квантово-стійкі” стандарти шифрування. Це гонка, щоб забезпечити цифровий фундамент сучасного суспільства, перш ніж він стане вразливим.

І це не лише США

Як США складаються

Уряд США вже інвестував мільярди в квантові дослідження через Закон про мікросхеми та науки, Департамент енергетики та партнерські стосунки з такими компаніями, як IBM, Google та Lockheed Martin.

Але Китай? Вони пішли більшими. Набагато більший.

Звіти, за оцінками, Китай вніс до 15 мільярдів доларів на квантовий розвиток, створюючи квантові мережі в основних містах і навіть запускаючи квантовий супутник для перевірки ультра-захищеного спілкування.

Де стоїть Америка

США не сидять простою.

Станом на 2023 рік уряд США інвестував близько 3,8 мільярда доларів квантових технологій, включаючи:

• Закон Національної квантової ініціативи, підписаний у законі США у 2018 році, розпочав 10-річні координовані федеральні зусилля щодо прискорення досліджень та розробок у квантовій інформатиці (QI)

• Закон про чіпси та науки (2022), який розширює фінансування інновацій з виробництва технологій та науки.

• Програми департаменту енергетики, НАСА і навіть Департаменту внутрішньої безпеки.

У приватному секторі є також великі компанії в грі:

• IBM та Google конкурують за створення потужних квантових комп'ютерів.

• Amazon (AWS) та Microsoft (Azure) пропонують доступ до квантових процесорів через хмару.

• Стартапи, такі як Rigetti, Ionq та Quantinuum, розробляють практичні, масштабовані квантові системи тут, вдома.

Багато в чому США ведуть інноваційну гонку, але вона залишається вразливою. На відміну від космічної гонки 1960-х років, де Америка мала майже тотальний контроль над ланцюгом поставок, сьогоднішні квантові частини-особливо вдосконалені матеріали та кріогенне обладнання-часто походять з Китаю, Німеччини чи Нідерландів. Це політики ризику намагаються виправити.

Що це означає для економіки

Це не просто історія оборони, це теж економічна. Аналітики оцінюють, що глобальна індустрія квантових технологій може коштувати 1 трлн дол.

Квантові прориви можуть трансформувати такі сектори, як фармацевтичні препарати, охорона здоров'я, фінанси, логістика, енергія та вдосконалені матеріали, розблокування рішень, які зараз неможливі за допомогою класичних обчислень. Від прискорення виявлення наркотиків до оптимізації глобальних ланцюгів поставок, технологія пропонує величезну економічну цінність.

На національному рівні країни, які інвестують на початку квантових досліджень та розробок, мають на меті значні конкурентні переваги. Сюди входить не тільки технологічне лідерство, але й зростання висококваліфікованих робочих місць, розширення регіональних технологічних центрів та збільшення приватних інвестицій. І навпаки, країни, які відстають, можуть зіткнутися з серйозними ризиками, від вразливості критичної інфраструктури та кібербезпеки до зниження глобального економічного впливу.

Коротше кажучи, квантова технологія – це більше, ніж науковий прорив; Це стратегічний актив. Він має потенціал стати наріжним каменем економічного зростання, національної стійкості та глобальної конкурентоспроможності вперед.