الحوسبة الكمومية تلوح في الأفق: أمانك الرقمي في خطر وشيك

الحوسبة الكمومية، هذا المفهوم الذي كان يوماً ما ضرباً من الخيال العلمي، أصبح الآن على أعتاب الواقع، حاملاً معه وعوداً بمستقبل أكثر إشراقاً وابتكاراً. ولكن، في روح الكم نفسها، يمكن أن تكون الحالتان صحيحتين في الوقت نفسه: فبقدر ما تجلب من إمكانات هائلة، فإنها تحمل أيضاً مخاطر أمنية غير مسبوقة. يواجه متخصصو تكنولوجيا المعلومات اليوم خيارات مصيرية وهم يستعدون لهذه الثورة الوشيكة، والتي ستسمح لأنظمة قوية بإنجاز مهام كانت تستغرق سنوات في غضون ساعات أو حتى دقائق.

الحوسبة الكمومية: ليست جاهزة للمؤسسات بعد

لقد بدأت عشرات الشركات المصنعة بالفعل في تقديم أكثر من 40 وحدة معالجة كمومية (QPUs) تجارياً، وهي الأجهزة الأساسية للحاسوب الكمي، وذلك وفقاً لأحدث تقارير مؤشر الكم الصادر عن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. كما أن نموذج ‘الكم كخدمة’ يتيح وصولاً أوسع لموارد الحوسبة الكمومية.

ومع ذلك، لم يصل الكم بعد إلى جاهزية تامة للمؤسسات، كما أشار باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: ‘بينما كانت هناك تطورات مذهلة في الأداء، فإن وحدات المعالجة الكمومية لا تلبي بعد متطلبات تشغيل التطبيقات التجارية واسعة النطاق مثل المحاكاة الكيميائية أو تحليل التشفير.’ وتؤكد دراسة لمعهد IBM لقيمة الأعمال أننا لم نصل بعد إلى النقطة التي ‘يمكن فيها لأجهزة الكمبيوتر الكمومية حل المشكلات بشكل أسرع من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية وحدها.’

حتى الآن، تشمل حالات الاستخدام المبكرة نمذجة التفاعلات الجزيئية المعقدة والمستحضرات الصيدلانية، وسيتسع التأثير ليشمل مجالات مثل سلاسل التوريد والخدمات اللوجستية، حيث يمكن لقدرات التحسين الكمومية أن تعيد تعريف حركة السلع على مستوى العالم.

بناء دفاعات قوية ضد التهديد الكمي

بينما قد يكون التأثير الكامل للكم على بعد بضع سنوات، إلا أنه يجب معالجة الأمن اليوم. فبفضل قدرته على معالجة آلاف المحاولات في وقت واحد، سيكون الحاسوب الكمي قادراً على اختراق معظم الخوارزميات المشفرة ومخازن البيانات الحالية. يحذر تيم ستيوارد، مهندس مؤسسة البيانات الرئيسي في فوجيتسو، من أن ‘افتراضك بأن ما هو مشفر آمن إلى حد كبير لم يعد صحيحاً’.

تُقاس القوة الكمومية بالكيوبت. ويوضح ستيوارد أن كل 10 كيوبت تدعم 1024 عملية حسابية، مما يمنح المخترقين 1024 ضعف القدرة على فك التشفير دفعة واحدة. توجد الآن أجهزة بقدرة تصل إلى 6100 كيوبت في قوة المعالجة، وهذا العدد في تزايد مستمر.

أفضل دفاع هو الانتقال من التشفير 128 بت إلى 256 بت في أسرع وقت ممكن، وهو ما يوصي به المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST). ووفقاً لستيوارد، قد يساعد هذا التحول في حماية خوارزميات التشفير من القرصنة الكمومية لمدة العقدين القادمين على الأقل. يجب على الشركات إعادة النظر في استراتيجيات التشفير والأمان الخاصة بها بشكل استباقي، وتحديد أهداف واضحة للتشفير، ومساعدة مؤسساتها على إدراك القيود في بيئات التشفير الحالية.

تشير التقديرات إلى أنه ‘بحلول نهاية هذا العقد، سيكون الحاسوب الكمي ذو الصلة بالتشفير قادراً على كسر التشفير الذي تقوم عليه اقتصادياتنا العالمية’، هذا ما حذر منه أناند أوسوال، نائب الرئيس التنفيذي لأمن الشبكات في Palo Alto Networks. وقد بدأت الحكومات في جميع أنحاء العالم بالفعل في اتخاذ إجراءات حاسمة، حيث أعلنت المفوضية الأوروبية عن خطط لإطلاق شبكة اتصالات آمنة كمومياً بحلول عام 2030، ودخلت تفويضات وكالة الأمن القومي الأمريكية مثل CNSA 2.0 حيز التنفيذ العام الماضي.

إهمال خوارزميات التشفير القديمة

بالإضافة إلى ذلك، يتوقع أوسوال أن خوارزميات التشفير مثل RSA وECC ‘سيتم إهمالها رسمياً’. وسيتم تثبيط استخدامها وقد يتم الإشارة إليها كضعيفة من قبل العديد من أدوات الامتثال. ‘بحلول عام 2035، سيتم حظر هذه الخوارزميات التشفيرية الضعيفة رسمياً لمعظم التطبيقات. وهذا يعني توقفاً تاماً. فبعد هذا التاريخ، سيُعتبر أي نظام يعتمد عليها غير متوافق وغير آمن بشكل أساسي وفقاً لأكبر معايير الأمان العالمية.’

وشدد أوسوال على أنه لا ينبغي تأجيل هذه المشكلة. ‘قد تكون الشركات متأخرة بالفعل عندما نأخذ في الاعتبار واقع جداول زمن الهجرة’، مضيفاً ‘تعد عمليات الهجرة التشفيرية واسعة النطاق صعبة للغاية وتستغرق وقتاً طويلاً. وتظهر البيانات التاريخية من التحولات السابقة أن إكمالها يمكن أن يستغرق ما بين خمس وعشر سنوات للمؤسسات الكبيرة والمعقدة. وبالنسبة للتطبيقات القديمة وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) والتحكم الصناعي (OT) التي تحتوي على برامج ثابتة مدمجة، قد لا يكون التحديث ممكناً على الإطلاق.’

تحديات المهارات والفرص التجارية الكمومية

تُعد ندرة المهارات قضية رئيسية أخرى مع تطور الكم. تشير بيانات تقرير معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى أن الطلب على المهارات الكمومية تضاعف ثلاث مرات تقريباً منذ عام 2018. وتتراوح الفرص من وظائف متخصصة للغاية، مثل علماء تصحيح الأخطاء أو مطوري خوارزميات الكم، إلى المهن التي تتطلب مجموعة من المهارات، معظمها غير مرتبط بالكم، مثل تطوير الأعمال لشركات الحوسبة الكمومية.

على الجانب المشرق، لا يمكن الاستهانة بتبني الحوسبة الكمومية كمورد حاسوبي للشركات. فوفقاً لدراسة IBM، يشارك 82% على الأقل من الرؤساء التنفيذيين الذين يتبنون الذكاء الاصطناعي أولاً، بنشاط مع الشركاء في واحد أو أكثر من الأنظمة البيئية الكمومية للوصول إلى نقاط القوة التكميلية، وتقليل المخاطر، وتسريع التعلم. ويملك ما يقرب من نصف الرؤساء التنفيذيين (46%) بالفعل فريقاً لتحديد حالات الاستخدام الكمي المحددة.

قال الرؤساء التنفيذيون في استطلاع IBM إنهم يتوقعون أن تأتي المزايا الرئيسية للكم من تحسين العمليات وتسريع عمليات المحاكاة المعقدة. ومن المتوقع أيضاً أن يستفيد الذكاء الاصطناعي، ومن المتوقع أن يمهد الكم الطريق لأفكار تجارية جديدة. وهنا حيث يقترح البحث أن الرؤساء التنفيذيين يتوقعون أن تقدم الحوسبة الكمومية أكبر قيمة للأعمال:

• تحسين العمليات أو الخدمات اللوجستية أو تخصيص الموارد (48%)
• تسريع عمليات المحاكاة المعقدة (45%)
• تطوير قدرات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (39%)
• استكشاف نماذج أعمال أو خدمات جديدة تماماً (37%)
• تعزيز الأمن السيبراني أو قدرات التشفير (32%)
• تحسين الجداول الزمنية للبحث وتطوير المنتجات (30%)

يجب على قادة الأعمال البدء في استكشاف إمكانيات وقضايا الكم من خلال ‘فريق استكشاف صغير متعدد الوظائف مع تفويض لمدة ستة أشهر لتحديد حالات الاستخدام الكمي المعقولة، ومحاكاة القيمة، وإشراك شركاء النظام البيئي’، كما نصح باحثو IBM. بالإضافة إلى ذلك، يجب عليهم البدء في تركيز قرارات التكنولوجيا على المدى القريب على استيعاب المدخلات الكمومية: ‘إعطاء الأولوية للبنية التحتية الهجينة، وهندسة البيانات المحمولة، وأنظمة الذكاء الاصطناعي التي يمكنها تجربة نماذج حوسبة ناشئة دون إعادة صياغة كبيرة’.