«محاسبات کوانتومی» میدان جدید جنگ!

مخاطب۲۴ : در ماه ژانویه هلند و ژاپن تامین کنندگان پیشرو در عرصه تجهیزات تولید نیمه هادی به طور اصولی توافق کردند که کنترل صادرات نیمه هادی ایالات متحده در اکتبر ۲۰۲۲ میلادی را در قبال چین اجرا کنند و مانع از توسعه نیمه هادی‌های پیشرفته چین شوند. در حالی که جزئیات توافق سه جانبه مبهم است محدودیت‌های فروش تراشه‌های مبتنی بر هوش مصنوعی و ابزار‌های پیشرفته به چین به طور قابل‌توجهی مانع از حرکت آن کشور به سوی خودکفایی در عرصه فناوری‌های پیشرفته خواهد شد.

با این وجود، این محدودیت‌ها تنها آغاز مجموعه‌ای از کنترل‌های بی سابقه صادراتی به چین است که توسط دولت بایدن برنامه ریزی شده اند. پس از کنترل بر روی نیمه هادی‌ها وزارت بازرگانی ایالات متحده در حال حرکت به سوی فناوری نوظهور بعدی‌ای می‌باشد که نگران است چین بتواند از آن به مثابه سلاح استفاده کند: محاسبات کوانتومی.

کنترل‌های صادراتی بر روی سخت افزار محاسبات کوانتومی، نرم‌افزار تصحیح خطا و ارائه خدمات ابری به نهاد‌های چینی در حال تبدیل شدن به جبهه بعدی در جنگ فناوری ایالات متحده و چین است.

محاسبات کوانتومی یک فناوری نسبتا جدید است که از ویژگی‌های منحصر به فرد فیزیک کوانتومی برای ساخت رایانه‌های بسیار قدرتمندی استفاده می‌کند که قدرت پردازش آن از ذرات زیراتمی نشئت می‌گیرد. رایانه‌های کوانتومی از لحاظ نظری می‌توانند قدرت محاسباتی بسیار بیش تری نسبت به رایانه‌های کلاسیک امروزی داشته باشند قابلیتی که به آن رایانه‌ها اجازه می‌دهد تا با مشکلاتی مانند شکستن رمزگذاری پیشرفته مقابله نمایند. با این وجود، این عرصه هنوز در مراحل ابتدایی خود به سر می‌برد و رایانه‌های کوانتومی کنونی مستعد خطا هستند و هیچ برنامه کاربردی واقعی ندارند.

مقام‌های وزارت بازرگانی امریکا اعلام کرده اند که آن کشور سیستم کنترل صادرات خود را تقویت خواهد کرد و برای محافظت از مزیت خود در عرصه هایی، چون علوم اطلاعات کوانتومی، نیمه هادی ها، هوش مصنوعی، بیوتکنولوژی و فناوری‌های انرژی پاک نسبت به چین اقدام خواهد کرد.

"جیک سالیوان" مشاور امنیت ملی ایالات متحده این سیاست را در سپتامبر ۲۰۲۲ میلادی ارائه کرد و اعلام نمود: "فناوری‌های مرتبط با محاسبات، بیوتکنولوژی (فناوری زیستی) و فناوری پاک به معنای واقعی کلمه قدرت را چندین برابر افزایش خواهند داد".

او اعلام کرد که ایالات متحده برای "حفظ یک پیشروی بزرگ" کنترل‌های صادراتی را اعمال خواهد کرد. او اشاره کرد که امریکا در این عرصه تا حد امکان از رقبایی مانند چین جلوتر باقی خواهد ماند. به عبارت دیگر، از آنجایی که فناوری‌هایی مانند محاسبات کوانتومی ظرفیت ارائه مزایای نظامی و اقتصادی به چین را برای مثال از طریق تسلیحات سایبری جدید دارا می‌باشند ایالات متحده قصد دارد کنترل‌های گسترده‌ای یکجانبه بر صادرات چین اعمال کند.

سیاستگذاران در واشنگتن مصمم هستند تا پیشتازی ایالات متحده در محاسبات کوانتومی را به دلیل کاربرد‌های نظامی بالقوه آن حفظ کنند. محققان هشدار داده‌اند که یک رایانه کوانتومی قوی می‌تواند می‌تواند طرح‌های رمزگذاری موجود را خنثی کند و "جو بایدن" رئیس‌جمهور ایالات متحده یک فرمان امنیت ملی را صادر کرد که سازمان‌های فدرال را ملزم می‌سازد تا سال ۲۰۳۵ میلادی به سمت رمزنگاری پسا کوانتومی روی آورند.

در سال ۲۰۲۱ میلادی سه سازمان محاسباتی کوانتومی چینی در فهرست نهاد‌های وزارت بازرگانی قرار گرفتند و از فروش محصولات بدون مجوز شرکت‌های آمریکایی به آنان جلوگیری بعمل آمد. وزارت بازرگانی ادعا کرد که این گروه‌های محاسباتی کوانتومی چینی "از مدرن سازی نظامی ارتش آزادی بخش خلق چین حمایت می‌کنند" و از فناوری‌های ایالات متحده برای توسعه "برنامه‌هایی با توانایی شکستن رمزگذاری ها" استفاده کرده اند. با این وجود، احتمالا اتخاذ اقدامات قوی تری از سوی امریکا در راه است.

ایالات متحده و چین دو کشور پیشرفته در محاسبات کوانتومی هستند، اما ایالات متحده رهبر جهانی آشکار در این عرصه می‌باشد. امریکا در سه مورد از چهار رویکرد فنی امیدوارکننده‌ترین محاسبات کوانتومی جلوتر است در حالی که چین تنها در یک رویکرد پیشتازی خود را نشان داده است.

ایالات متحده از سال ۲۰۱۱ تا ۲۰۲۰ میلادی بیش‌ترین انتشار محاسبات کوانتومی و دو برابر بیش از چین انتشار محاسباتی کوانتومی پراستناد را تولید کرده است. علاوه بر این، شرکت‌های محاسبات کوانتومی ایالات متحده ۳۰ برابر بیش از رقبای خصوصی چینی بودجه در اختیار دارند اگرچه پول زیادی برای تحقیقات تحت حمایت دولت در چین نیز صرف توسعه این حوزه می‌شود.

علی‌رغم آن که چین در ارتباطات کوانتومی در جهان پیشتاز است که زیرشاخه‌ای از علم اطلاعات کوانتومی با ظرفیت بالقوه انتقال داده‌های فوق ایمن محسوب می‌شود دانشمندان چینی به برتری آمریکا در محاسبات کوانتومی اذعان دارند. "لو چائو یانگ" محقق برجسته محاسبات کوانتومی چینی اخیرا به این نتیجه رسیده که گوگل در این عرصه پیشتاز است و افزوده که نمی‌داند چگونه شایعه‌ای مبنی بر این که چین ۱۵ میلیارد دلار برای محاسبات کوانتومی هزینه کرده در سطح گسترده‌ای مطرح شد، زیرا واقعیت آن است که چین در واقع شاید ۲۵ درصد از این مبلغ را برای محاسبات کوانتومی در نظر گرفته باشد.

وزارت بازرگانی امریکا دست کم از سال ۲۰۱۹ میلادی با بخش خصوصی در مورد کنترل‌های صادرات محاسبات کوانتومی رایزنی داشته است. در حالی که اطلاعات کمی در مورد این محدودیت‌ها در دسترس عموم است گزارش‌های اخیر نشان می‌دهند که این محدودیت‌ها می‌توانند دسترسی چین به سخت افزار محاسبات کوانتومی، نرم‌افزار تصحیح خطا و ابر را هدف قرار دهند خدماتی که از ابزار‌های نظارتی مشابه کنترل‌های صادرات نیمه هادی استفاده می‌کنند.

برای مثال، کنترل‌های صادرات محاسبات کوانتومی ممکن است فروش اجزای حیاتی را به نهاد‌های چینی ممنوع سازد درست همان طور که کنترل‌های صادراتی بر روی نیمه هادی‌ها چنین عملکردی را داشتند. یکی از فناوری‌های مهمی که ایالات متحده می‌تواند آن را محدود کند یخچال رقیق‌سازی است که دمای بسیار پایینی ایجاد می‌کنند که امکان دستکاری اتم‌های منفرد را فراهم می‌سازد. شواهد کمی وجود دارد که نشان دهد هیچ شرکت چینی‌ای قادر باشد یخچال‌های رقیق کننده را در مقیاس گسترده تولید کند و این شرکت‌های پیشرو، چون Bluefors Oy در فنلاند، Oxford Instruments NanoScience در بریتانیا و JanisULT در ایالات متحده هستند که ۷۰ درصد از سهم بازار در این عرصه را تشکیل می‌دهند.

وزارت بازرگانی ایالات متحده کنترل‌های صادراتی را از طریق یک قانون محصولات مستقیم خارجی ایجاد می‌کند که فروش هر نوع یخچال رقیق کننده‌ای را که به فناوری ایالات متحده متکی است به نهاد‌های چینی ممنوع می‌سازد همان طور که با ابزار‌های لیتوگرافی پیشرفته برای تولید نیمه هادی‌ها اقدام مشابهی را انجام داد. از طرف دیگر، وزارت بازرگانی می‌تواند فروش رایانه‌های کوانتومی و اجزای ضروری آن به چین را به طور کامل مسدود کند.

این محدودیت‌ها می‌توانند تا حدودی در کوتاه مدت مؤثر باشند، اما به اندازه کنترل‌های صادرات نیمه هادی‌ها تاثیرگار نیستند. برخلاف نیمه هادی‌ها شرکت‌های خارجی وابستگی بسیار کمی به فناوری‌ها و اجزای کوانتومی ایالات متحده دارند بدان معنا که می‌توانند کنترل‌های صادراتی در مورد یخچال‌های رقیق کننده را با استفاده از جایگزین‌هایی برای مواد و قطعات آمریکایی دور بزنند.

کنترل‌های صادرات محاسبات کوانتومی ممکن است فروش تله‌های یونی را که برای جداسازی اتم‌های منفرد در رایانه‌های کوانتومی استفاده می‌شوند مسدود نماید. کنترل‌های صادراتی فروش تله‌های یونی به چین ممکن است برای سیاستگذاران امریکایی جذاب باشد، زیرا ایالات متحده در این زمینه مزایای بسیار زیادی دارد: هیچ گروه چینی‌ای موفق به ساخت و توسعه تله‌های یومی رایانه‌های کوانتومی نشده است در حالی که شرکت‌های آمریکایی Honeywell و IonQ هر دو پیشتازان فنی در این عرصه هستند.

فراتر از موضوع سخت افزار وزارت بازرگانی ایالات متحده بنابر گزارش‌ها در حال بررسی قرار دادن کنترل‌های صادراتی بر روی نرم افزار‌هایی است که خطا‌های رایانه‌های کوانتومی به دلیل ارتعاشات مکانیکی یا نوسانات دما را تصحیح می‌کنند. علیرغم آن که بسیاری از این نرم افزار‌ها در حاض منبع باز هستند و بنابراین محدود کردن آن دشوار می‌باشد ممکن است با بزرگ شدن محاسبات کوانتومی به عنوان یک حوزه و زمانی که دولت‌ها محاسبات کوانتومی را در اولویت امنیت ملی قرار می‌دهند خصوصی‌تر یا محدودتر شوند.

محاسبات کوانتومی بر خلاف صنعت نیمه هادی یک بخش نوپا و بدون کاربرد عملی فعلی است. "ادوارد پارکر" دانشمند فیزیک در موسسه رند و نویسنده اصلی گزارش سال ۲۰۲۲ در مورد کوانتوم در ایالات متحده و چین می‌گوید: "ایزوله کردن کاربرد‌های امنیت ملی در محاسبات کوانتومی بسیار دشوار است، زیرا صادقانه بگویم هنوز هیچ برنامه کاربردی‌ای وجود ندارد".

در نتیجه، کنترل‌های صادراتی بسیار کمتر موثر هستند، زیرا صنعت هنوز حول یک رویکرد واحد برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی ادغام نشده و زنجیره‌های تامین به خوبی توسعه نیافته اند. فوری‌ترین استفاده از محاسبات کوانتومی به عنوان یک سرویس ابری برای شرکت‌هایی است که امیدوارند رایانه‌های کوانتومی را برای انجام محاسبات بزرگ اجاره کنند. طبق گزارش‌ها واشنگتن در حال بررسی ممنوعیت شرکت‌ها از ارائه دسترسی ابری رایانه‌های کوانتومی به سازمان‌ها در چین است و استارت آپ‌های آمریکایی مانند IonQ و Rigetti را که بخش عمده درآمد خود را از خدمات ابری به دست می‌آورند از معامله با چین منع کرده است.

در سپتامبر ۲۰۲۲ میلادی دپارتمان‌های بازرگانی و خزانه داری کنترل‌های صادراتی را بر روی عرضه یخچال‌های رقیق سازی، نرم‌افزار کوانتومی و خدمات ابری به روسیه و بلاروس اعمال کردند که نمونه‌ای از محدودیت‌های محاسباتی کوانتومی از سوی امریکا علیه چین را نشان می‌دهد. اگرچه اقدامات مشابهی که چین را هدف قرار می‌دهد به دور از خطا نیست، اما در کوتاه مدت موانع قابل توجهی ایجاد خواهد کرد.

با این وجود، اقدامات تقابل جویانه واشنگتن احتمالا واکنش پکن را در پی خواهد داشت. چین مستقیما در واکنش به کنترل‌های صادرات نیمه هادی‌های وزارت بازرگانی امریکا واکنش تلافی جویانه‌ای انجام نداده، اما پیش‌تر مجموعه‌ای از ابزار‌های سیاستگذاری را توسعه داده که می‌تواند از آن ابزار‌ها برای افزایش قدرت بازار خود و جلوگیری از گسترش مزیت فناوری شرکت‌های خارجی استفاده کند.

برای مثال، تنظیم کنندگان چینی مسیر خروج شرکت نیمه هادی بریتانیایی Arm از سرمایه گذاری مشترک آن شرکت با شریک چینی سافت بانک را مسدود کرده اند. یک مقام آگاه و ناشناس چینی در این باره می‌گوید:"چین نمی‌خواهد در این مقطع بازوی خود را از دست بدهد. جنگ تراشه بین ایالات متحده و چین هم چنان در حال تشدید است و Arm یک متحد ضروری برای صنعت تراشه چین است".

علاوه بر این، چین ممکن است با محدود کردن انتقال فناوری به شرکت‌های آمریکایی در مناطقی که چین بر بازار جهانی تسلط دارد مانند باتری‌های وسایل نقلیه الکتریکی کنترل‌های صادرات محاسبات کوانتومی را تلافی کند. برای مثال، زمانی که فورد اعلام کرد CATL سلول‌های باتری لیتیوم را برای چهار خودروی الکتریکی آن شرکت تامین می‌کند دولت چین اعلام کرد که صدور مجوز در این باره نیازمند بررسی‌های بیش‌تر است. شرکت باتری چینی CATL ۳۷ درصد از عرضه جهانی باتری‌های لیتیوم یونی را تحت کنترل خود دارد. شی جین پینگ در نشست اخیر کنگره ملی خلق چین اشاره کرد که از رهبری CATL بربازار باتری‌های لیتیوم یونی هم خوشحال است و هم نگران.

او افزود: "صنایع نوپا باید خطرات را دریابند و از این که به تنهایی در اعماق قلمرو دشمن نفوذ کنند خودداری نمایند چرا که ممکن است توسط سایرین گرفتار شده و محو شوند".

سیاستگذاران ایالات متحده با متعهد شدن به برنامه بی سابقه‌ای از کنترل صادرات در صنایعی که چین آن را به عنوان محرک آینده اقتصادی خود قلمداد می‌کند رقابت فناوری با چین را افزایش داده اند. خطرات این استراتژی قابل توجه است و مشخص نیست که آیا محدودیت‌های مربوط به فناوری‌های نوپایی مانند محاسبات کوانتومی ارزش بالقوه واکنش تلافی جویانه پکن را خواهد داشت یا خیر.