محاسبات کوانتومی میتواند مسائل بهینهسازی پیچیده متعددی، از جمله برنامهریزی، مسیریابی و مدیریت موجودی، را که قبلاً برای سیستمهای محاسباتی مرسوم غیرقابل حل بودند، حل کند. با این حال، همین قابلیت، تهدیدی برای الگوریتمهای رمزگذاری کلید عمومی که امروزه به طور گسترده استفاده میشوند، محسوب میشود.
شبکهها باید قبل از فرا رسیدن عصر محاسبات کوانتومی (روز Q) به آمادگی کوانتومی و امنیت کوانتومی دست یابند.
شبکهها باید هر دو را به دست آورندآمادگی کوانتومیوامنیت کوانتومیقبل از فرا رسیدن عصر محاسبات کوانتومی (روز Q).
شبکههای کلاسیک در مقابل شبکههای کوانتومی
شبکههای کلاسیک
شبکههای کلاسیک در زندگی روزمره همه جا حضور دارند. سوئیچها و روترها دادهها را از طریق کابلهای مسی و فیبرهای نوری منتقل میکنند و پروتکلهایی برای حفظ عملکرد مداوم ترافیک حتی با سیگنالهای ناقص طراحی شدهاند. یک شبکه کلاسیک تا زمانی که برنامهها دادههای مورد نیاز را در یک پنجره تأخیر قابل قبول بازیابی کنند، بدون نیاز به حفظ وضعیت دقیق هر سیگنال، به طور عادی کار میکند. دادهها در چنین شبکههایی به صورت بیتهای کلاسیک بیان میشوند. اعوجاج یا از دست دادن بیت ناشی از نویز یا تضعیف سیگنال معمولاً از طریق مکانیسمهای تصحیح خطا و ارسال مجدد برطرف میشود.
شبکههای کوانتومی
سیستمهای کوانتومی اطلاعات را در بیتهای کوانتومی (کیوبیتها) که در حالتهای کوانتومی بسیار ظریف وجود دارند، رمزگذاری، ذخیره و پردازش میکنند. حتی اختلالات جزئی نیز قادر به ایجاد اختلال در شبکههای کوانتومی هستند و حداکثر دقت (کیفیت فوقالعاده بالا) را برای لینکهای انتقال الزامی میکنند. این الزام سختگیرانه کیفیت تا حدودی کامپیوترهای کوانتومی را قادر میسازد تا با مسائل پیچیدهای که برای کامپیوترهای کلاسیک غیرقابل حل هستند، مقابله کنند. محاسبات کوانتومی با بهرهگیری از قوانین مکانیک کوانتومی، به مسائل پیچیدهای با متغیرهای عظیم و محدودیتهای متناقض میپردازد.
ملاحظات طراحی عملی برای شبکههای کوانتومی
تقاضا برای کیوبیتهای با دقت بالا و کانالهای انتقال کمنویز، تمرکز توسعه شبکههای کوانتومی را مستقیماً به حفظ یکپارچگی اطلاعات کوانتومی در طول انتقال سرتاسری در شبکه معطوف میکند. در زیر الزامات اصلی برای استقرار شبکههای کوانتومی آمده است:
۱. طراحی لینکهای فوقالعاده کماتلاف
شبکههای فیزیکی که امکان اتصال بین سیستمهای کوانتومی را فراهم میکنند، نیازمند لینکهایی با حداقل افت سیگنال و عملکرد نوری برتر هستند. دستیابی به این معیارها، طراحی فیبرهای پیچیدهتری نسبت به شبکههای استاندارد تولیدی، مانند ترکیبات شیشهای اختصاصی یا فیبرهای نوری توخالی را میطلبد. این نوع فیبرهای پیشرفته، تضعیف سیگنال را کاهش داده و اطلاعات کوانتومی را در انتقال از راه دور بهتر حفظ میکنند.
۲. مسیرهای داده اختصاصی برای ترافیک کوانتومی
عملکرد قابل پیشبینی، مسیرهای انتقال ایزوله را منحصراً برای ترافیک کوانتومی ضروری میکند. یک رویکرد مناسب، استقرار یک شبکه فیزیکی مستقل اختصاص داده شده به دادههای کوانتومی است، مشابه شبکههای فیزیکی جداگانهای که برای ترافیک پشتیبانگیری یا ذخیرهسازی رزرو شدهاند. تحت این معماری، سرورها و سیستمهای کوانتومی به پورتهای شبکه دوگانه مجهز شدهاند. این تنظیمات، بهینهسازی هدفمند شبکه را برای ترافیک کوانتومی بدون نیاز به تعمیر اساسی هر جزء از شبکههای تولیدی موجود، امکانپذیر میسازد.
۳. گسترش مسیرهای سیگنال کوانتومی سرتاسری
شبکه کوانتومی دو لایه را در بر میگیرد: اتصال بین ساختمانی یا شهری سیستمهای کوانتومی توزیعشده، و مسیریابی سیگنال داخلی در دستگاههای کوانتومی منفرد. یک پشته کنترلی بین شبکههای کلاسیک خارجی و واحد پردازش کوانتومی (QPU) قرار میگیرد: این پشته ترافیک شبکه کلاسیک را دریافت میکند، عملیات کوانتومی را هماهنگ میکند و از طریق کابلهای فرکانس رادیویی (RF) با QPU ارتباط برقرار میکند.
درون یک کامپیوتر کوانتومی، این کابلهای RF به یک کرایوستات (محفظه خنککننده برودتی) متصل میشوند، جایی که محیط داخلی تا شرایط نزدیک به خلأ تخلیه شده و تا دماهایی سردتر از فضای بیرونی خنک میشود. سیگنالها متعاقباً از کرایوستات خارج میشوند، از پشته کنترل عبور میکنند و به لینکهای فیبر متصل به سیستمهای کوانتومی از راه دور تغذیه میشوند. هر بخش در طول کل این مسیر سیگنال نیاز به مهندسی تخصصی برای انتقال قابل اعتماد اطلاعات کوانتومی دارد. چالشهای حیاتی مهندسی شامل انتقال یکپارچه کابل در محیطهای مختلف است: انتقال از کابلکشی RF استاندارد در دمای اتاق به سیمکشی سفارشی که برای شرایط عملیاتی بسیار پایین و نزدیک به خلأ طراحی شده است.
شبکههای آیندهنگر برای عصر کوانتومی
شبکههای کوانتومی، پیشگام الگوهای پیشگامانهای برای انتقال دادهها، امنیت سایبری و بهرهبرداری از اطلاعات هستند و فرصتهای بیسابقهای را برای شرکتها و مؤسسات فراهم میکنند. سازمانهایی که امروز کاوش در شبکههای کوانتومی و امنیت سایبری پساکوانتومی را آغاز میکنند، در دهههای آینده به برتری قاطعی در ادغام یکپارچه سیستمهای کوانتومی و حفاظت از دادههای محرمانه بلندمدت دست خواهند یافت.
بلدنما به طور فعال در حال ارزیابی فناوریهای کوانتومی نوظهور و پیامدهای آنها برای شبکههای فعال و سیستمهای عملیاتی موجود هستیم. ما به طور مداوم با اکوسیستم کوانتومی جهانی گفتگو میکنیم، با همتایان صنعتی و مؤسسات تخصصی همکاری میکنیم و ابتکارات تحقیق و توسعه داخلی را پیش میبریم تا به تیمها و مشتریان خود کمک کنیم تا الزامات ساخت زیرساختهای آماده برای محاسبات کوانتومی و ایمن برای محاسبات کوانتومی را به طور کامل درک کنند.
با پشتیبانی از سبد کامل راهکارهای اتصال سرتاسری خود، ما آمادهایم تا به مشتریان در ساخت شبکههای آیندهنگر که قادر به تکامل مداوم هستند، همزمان با ورود فناوریهای کوانتومی به عرصه تجاری، کمک کنیم.
زمان ارسال: 11 ژوئن 2026