ندا اظهری، مترجم: فیزیک کوانتوم شاخه‌ای از علم است که رفتار ماده و انرژی را در کوچک‌ترین مقیاس‌ها بررسی می‌کند. محاسبات کوانتومی مسیرهایی را برای حل مسائل پیچیده باز می‌کند که رایانه‌های سنتی قادر به رسیدگی به آنها نیستند. این فرصت‌های بی‌حدوحصری را در حوزه‌هایی مانند بهینه‌سازی، یادگیری ماشینی، نمونه‌برداری و شبیه‌سازی، بهینه‌سازی ترافیک و برنامه‌ریزی مسیر، توسعه سریع‌تر و دقیق‌تر دارو و مدل‌سازی‌های مالی و... ارائه می‌دهد. چند سالی است که کشورهای توسعه‌یافته دنیا ازجمله آمریکا، انگلیس، چین برای رشد حوزه کوانتوم سرمایه‌گذاری کرده‌اند که همین امر منجر به توسعه و تجاری‌سازی فناوری‌های محاسبات کوانتومی با پتانسیل ایجاد انقلاب در بخش‌های کلیدی می‌شود. این حوزه به‌سرعت در حال رشد بوده و شاهد سطح قابل‌توجهی از فعالیت‌های سرمایه‌گذاری‌های دولتی و خصوصی است. 

محاسبات کوانتومی از اصول مکانیک کوانتومی برای حل مسائل پیچیده ریاضی سریع‌تر از رایانه‌های کلاسیک استفاده می‌کند. در‌حالی‌که رایانه‌های کلاسیک از بیت‌های باینری برای انجام محاسبات استفاده می‌کنند، رایانه‌های کوانتومی از بیت‌های کوانتومی (کیوبیت) استفاده می‌کنند. مقدار یک بیت فقط می‌تواند صفر یا یک باشد درحالی‌که یک کیوبیت می‌تواند به صورت صفر، یک یا ترکیبی از هر دو حالت وجود داشته باشد که به رایانه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا مسائل خاصی را به صورت تصاعدی سریع‌تر از رایانه‌های کلاسیک حل کنند. کاربردهای فناوری‌های کوانتومی دامنه وسیعی داشته و محاسبات کوانتومی این پتانسیل را دارد که بسیاری از بخش‌ها ازجمله علوم زیستی، مدل‌سازی اقلیمی و آب‌و‌هوایی، مدیریت مالی و هوش مصنوعی را متحول کند. با وجود این، پیشرفت در محاسبات کوانتومی ممکن است به برخی از خطرات نیز منجر شود که مهم‌ترین آنها حفاظت از داده‌هاست. هکرها می‌توانند از توانایی محاسبات کوانتومی برای حل مسائل پیچیده ریاضی با سرعت بالا برای شکستن روش‌های رمزنگاری رایج و دسترسی به داده‌های شخصی و حساس استفاده کنند. به دلیل سرعت توسعه این حوزه از فناوری، دولت‌ها توجه خود را به آن معطوف می‌کنند. دولت‌ها نه‌تنها بر آمادگی کوانتومی و مقابله با تهدیدات نوظهور، بلکه روی افزایش سرمایه‌گذاری و رشد فناوری‌های کوانتومی نیز تمرکز می‌کنند. 

سرمایه‌گذاری جهانی 55 میلیارد دلاری

به گزارش forbes، قدرت‌های دنیا که در صدر آن چین حضور دارد بیش از 55 میلیارد دلار روی فناوری محاسبات کوانتومی سرمایه‌گذاری کرده‌اند که با رشد سالانه حدود 26 درصدی همراه بوده است. قانون ابتکار ملی کوانتومی آمریکا بودجه یک میلیارد و 200 میلیون دلاری را برای پنج سال تحقیق و توسعه روی محاسبات کوانتومی اعلام کرده است. به گزارش بنیاد فناوری اطلاعات و نوآوری چین، روسیه حدود 800 میلیون دلار، هند حدود یک میلیارد و 800 میلیون دلار، هلند و ژاپن هم یک میلیارد و 900 میلیون دلار روی محاسبات کوانتومی در دنیا سرمایه‌گذاری کرده‌اند. فرانسه به عنوان یکی از قدرت‌ها در این حوزه، دو میلیارد و 100 میلیون دلار روی این حوزه سرمایه‌گذاری کرده که دولت فرانسه هدف آن را آموزش پنج هزار مهندس کوانتومی آماده و ایجاد 30 هزار شغل اعلام کرده است. قانون ابتکار ملی کوانتومی آمریکا بودجه یک میلیارد و 200 میلیون دلاری را برای پنج سال تحقیق و توسعه روی محاسبات کوانتومی اعلام کرده است. همچنین کل سرمایه‌گذاری‌های کانادا و کره‌جنوبی روی محاسبات کوانتومی در سال 2023 به دو میلیارد و 200 میلیون دلار رسید. سرمایه‌گذاری آلمان نیز در سال گذشته به شش میلیارد و 600 میلیون دلار رسید. 

به گزارش ipwatchdog، مجموع سرمایه‌گذاری‌های کوانتومی جهانی در استارتاپ‌ها با 25 درصد افزایش در سال 2023 به هشت میلیارد و 500 میلیون دلار در 367 استارتاپ رسید که نسبت به سال 2022 حدود پنج درصد افزایش نشان می‌دهد. در عین حال، درحالی‌که هزینه‌های دولتی در سال 2023 در دنیا به میزان قابل‌توجهی افزایش یافت، مخارج بخش خصوصی با کاهش 27 درصدی در سرمایه‌گذاری استارتاپ‌ها روبه‌رو شد که کمتر از کاهش 38 درصدی سرمایه‌گذاری استارتاپی در دنیا بود. 68 درصد از کل سرمایه‌گذاری‌های استارتاپی در حوزه محاسبات کوانتومی از سال 2001 تاکنون در سال‌های 2021 و 2022 محقق شده است. 

به گزارش researchnester، اندازه بازار محاسبات کوانتومی در سال 2024 به رقمی بالغ بر یک میلیارد و 670 میلیون دلار رسید و انتظار می‌رود با سرعت رشدی که در این حوزه شاهدیم، بازار این فناوری تا سال 2037 به 52 میلیارد و 840 میلیون دلار برسد که با میانگین رشد سالانه 33.1 درصدی روبه‌رو خواهد شد. 

پیشگامی چین در محاسبات کوانتومی با سرمایه‌گذاری 15 میلیارد دلاری

به گزارش بنیاد فناوری اطلاعات و نوآوری چین، این کشور پیشرفت‌هایی را در علم اطلاعات کوانتومی دنبال می‌کند که از اصول مکانیک کوانتوم برای پردازش و انتقال اطلاعات به روش‌های اساسی جدید استفاده می‌کند. برخی از این پیشرفت‌ها از نظر مقیاس و گستره از آمریکا پیشی گرفته و پیشگامی آمریکا را در زمینه‌های کوانتومی پشت سر گذاشته است. فناوری‌های کوانتومی نه‌تنها برای امنیت ملی این کشور اهمیت بالایی دارند، بلکه این پتانسیل را نیز دارند که تأثیری شگرف بر اقتصاد و جامعه به جا بگذارند. قرار گرفتن در خط مقدم این مرز فناوری از لحاظ استراتژیک برای آمریکا از نظر رفاه اقتصادی و اجتماعی بسیار مهم است. به طورکلی، چین در ارتباطات کوانتومی در دنیا غالب است اما در محاسبات کوانتومی کمی عقب‌تر است و تقریبا با آمریکا در سنجش کوانتومی برابری می‌کند. آزمایشگاه‌های دولتی، دانشگاه‌های برجسته مانند دانشگاه علم و فناوری چین (USTC) و گروهی از شرکت‌های خصوصی در حال پیشرفت فناوری‌هایی‌اند که نزدیک به اولویت‌های ملی‌اند. چین در ارتباطات کوانتومی ایمن و از راه دور در دنیا پیشگام است با وجود این، در محاسبات کوانتومی به‌ویژه در سخت‌افزار و اجرای عملی سیستم‌های کوانتومی به‌طور قابل‌توجهی عقب‌تر است. چین برای توسعه حوزه محاسبات کوانتومی، متعهد شده است با بودجه دولتی قابل‌توجهی از این بخش حمایت کند. برآوردها حاکی است که چین بیش از 15 میلیارد دلار روی این حوزه سرمایه‌گذاری کرده که این مقدار بیشتر از سرمایه‌گذاری آمریکا با سه میلیارد و 800 میلیون دلار است. چین با تکیه بر سیزدهمین برنامه پنج‌ساله خود برنامه چهاردهم تمرکز چین را بر فناوری کوانتومی با تعیین اهداف خاص‌تر و جاه‌طلبانه‌تر قرار داده که مستلزم ایجاد آزمایشگاه‌های ملی با دسترسی به اطلاعات کوانتومی است؛ این اقدام چین را به عنوان پیشگام در این حوزه در دنیا معرفی می‌کند. برنامه چهاردهم که با اهداف دوگانه تقویت دفاع ملی و قدرت اقتصادی برنامه‌ریزی شده قرار است با پیشرفت‌های کوانتومی پیش رود. وزارت صنعت و فناوری اطلاعات چین (MIIT) در سندی که در سال 2024 منتشر کرد محاسبات کوانتومی را به عنوان یک «صنعت آینده» در سیاست صنعتی گسترده‌تری شناسایی کرد که بر توسعه فناوری محاسبات کوانتومی تمرکز داشت. 

آمریکا و اختصاص بودجه 3 میلیارد و 800 میلیون دلاری به کوانتوم

دولت آمریکا از سال 2020 به طور قابل توجهی سرمایه‌گذاری خود را روی فناوری‌های کوانتومی آغاز کرد و در آن سال، 672 میلیون دلار را صرف این حوزه کرد. در سال‌های بعد به ترتیب در سال 2021 حدود 855 میلیون دلار، در سال 2022 حدود یک میلیارد و 31 هزار دلار و در سال 2023 حدود 932 میلیون دلار را به تحقیق و توسعه فناوری‌های کوانتومی اختصاص داد. کنگره آمریکا امسال 968 میلیون دلار را به توسعه ابتکار ملی کوانتومی (NQI) برای ادامه چنین پژوهش‌هایی اختصاص داد. این بودجه فعالیت‌های پژوهشی کوانتومی در سازمان‌های دولتی مختلف ازجمله وزارت دفاع، ناسا، آژانس امنیت ملی (NSA) و وزارت انرژی را پوشش می‌دهد. این بودجه همچنین از ایجاد و نگهداری 14 مرکز علوم اطلاعات کوانتومی زیر نظر وزارت انرژی، وزارت دفاع و بنیاد ملی علوم حمایت می‌کند. لایحه‌ای که در اصل، اجازه ایجاد NQI را می‌دهد که بخش بزرگی از بودجه پژوهش‌های کوانتومی آمریکا را تشکیل می‌دهد، قرار است سال آینده منقضی شود. در این میان، وزارت انرژی آمریکا در ماه گذشته اعلام کرد بودجه‌ای 65 میلیون دلاری را به پژوهش در عرصه محاسبات کوانتومی اختصاص داده که بودجه لازم برای انجام 10 پروژه در این حوزه را تأمین می‌کند که تحقیقات روی نرم‌افزار، سیستم‌های کنترلی و توسعه الگوریتمی را هدف قرار می‌دهند که در توسعه استفاده از محاسبات کوانتومی در پژوهش‌های علمی حیاتی‌اند. 

اواخر سال گذشته، کمیته فضا، علم و فناوری مجلس نمایندگان به اتفاق آرا به تصویب مجدد این لایحه رأی داد و در جولای 2024، این لایحه به اعضای کامل مجلس گزارش شد. یکی از اصلاحیه‌های مهم این لایحه پیشنهادی، دستور زبان سازمان‌های دولتی است که در پژوهش‌های کوانتومی شرکت می‌کنند تا استفاده از هوش مصنوعی در علم، مهندسی و فناوری کوانتومی را در نظر گرفته و درمورد نقش فناوری‌های کوانتومی در پیشرفت هوش مصنوعی و سایر فناوری‌های نوظهور اطمینان حاصل کنند. با فرض اینکه روند قانون‌گذاری با سرعت پیش رود، این لایحه بار دیگر به آمریکا این امکان را می‌دهد که در خط مقدم سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های کوانتومی باقی بماند. چندی پیش، اداره توسعه اقتصادی وزارت بازرگانی آمریکا، بودجه‌ای 41 میلیون دلاری را برای کنسرسیوم خصولتی (Elevate Quantum (Elevate اختصاص داد که به دنبال پیشرفت تحقیقات کوانتومی در منطقه غربی است. این کمک مالی به طور خودکار77 میلیون دلار اضافی را از سوی ایالت کلرادو و 10 میلیون دلار از نیومکزیکو به کنسرسیوم Elevate اختصاص داد که مجموع این بودجه را به 128 میلیون دلار رساند. 

بنیاد ملی علوم آمریکا نیز در سال جاری جایزه حمایتی 20 میلیون دلاری را برای ساخت یک مرکز ساخت نانومقیاس برای تسریع توسعه دستگاه‌های کوانتومی اعلام کرد. به رغم حجم بالای سرمایه‌گذاری‌های دولتی در حوزه کوانتوم، انتظار می‌رود آمریکا شاهد کاهش قابل توجهی در سرمایه‌گذاری از سوی سرمایه‌گذاری‌های خطرپذیر در این حوزه باشد. در حالی که سرمایه‌گذاری خصوصی در حوزه محاسبات کوانتومی در اروپا، خاورمیانه و آفریقا با رشد 3 درصدی روبه‌رو بوده، این رشد از سال 2022 تا 2023 در آمریکا 80 درصد و در سراسر جهان 50 درصد کاهش یافته است که بیانگر کاهش رشد این حوزه از 2 میلیارد و 200 هزار دلار به یک میلیارد و 200 هزار دلار در مدت مشابه است. باوجود کاهش تمایل بازار به این حوزه، دولت آمریکا همچنان متعهد به پیشبرد فناوری‌های کوانتومی در داخل کشور و در همکاری با متحدان خود است. 

بودجه 4 میلیارد و 200 میلیون دلاری انگلیس برای  محاسبات کوانتومی

به گزارش globalpolicywatch، وزارت علوم، نوآوری و فناوری (DSIT) انگلیس، در ماه‌های گذشته بودجه‌ای 138 میلیون دلاری را برای توسعه پنج مرکز تحقیقات کوانتومی اعلام کرد. این مراکز تحقیقاتی در سراسر بریتانیا، در بیرمنگام، ادینبورگ، گلاسگو، لندن و آکسفورد مستقر خواهند شد و دانشگاه‌ها و صنعت را برای توسعه طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی در دنیای واقعی در بخش‌های مختلف گردهم می‌آورند. به طور خاص، این مراکز بر توسعه فناوری‌های کوانتومی انقلابی و تحول‌آفرین تمرکز خواهند کرد که پتانسیل تأثیر مستقیمی را بر مراقبت‌های بهداشتی، امنیت و بخش‌های انرژی پاک دارند. اینها شامل توسعه حسگرهای کوانتومی برای تشخیص و درمان بیماری‌های فوق‌حساس و توسعه یک اینترنت کوانتومی ایمن در سراسر انگلیس و توسعه سیستم‌های موقعیت و ناوبری مبتنی بر کوانتوم در امنیت ملی و زیرساخت‌های ملی حیاتی است. 

دولت انگلیس در اوایل فوریه 2024، مجموع سرمایه‌گذاری 58 میلیون دلاری را به عنوان بخشی از تلاش این کشور برای تبدیل انگلیس به کشوری با اقتصاد کوانتومی تا سال 2033 اعلام کرد. در این میان، قریب به 39 میلیون دلار از این مبلغ به برندگان رقابت آزمایشی کوانتومی مؤسسه پژوهشی انگلیس (UKRI) تعلق می‌گیرد و به شرکت‌ها این فرصت را می‌دهد که از پژوهش‌های نظری فاصله گرفته و با ارائه نمونه‌ای سخت‌افزاری برای تست و ارزیابی اولیه، فناوری‌های کوانتومی عملی و واقعی را توسعه دهند. 20 میلیون دلار باقیمانده از بودجه اصلی نیز برای برندگان «بودجه کاتالیست کوانتومی» در نظر گرفته شده است. بودجه کاتالیست کوانتومی به منظور تسریع راه‌حل‌های کوانتومی در بخش دولتی و حوزه‌های کلیدی ازجمله حمل‌ونقل (استفاده از فناوری‌های کوانتومی برای بهبود بررسی‌های زیرزمینی و بهبود تحویل پروژه‌های زیرساختی)، فضا، سلامت، جرائم، دفاعی و... طراحی شده است. افزایش سطح سرمایه‌گذاری توسط دولت انگلیس نشان‌دهنده اشتیاق به پذیرش و بهره‌برداری از قدرت دگرگون‌کننده فناوری محاسبات کوانتومی است. این کشور با توسعه فناوری‌های کوانتومی قابل فروش و صادرات، می‌تواند به دنبال افزایش تولید ناخالص داخلی و در عین حال بهبود زیرساخت داخلی باشد. کل بودجه‌ای که انگلیس به محاسبات کوانتومی اختصاص داده است، قریب به 4 میلیارد و 200 میلیون دلار سرمایه‌گذاری است.