سرمایه‌گذاری‌های مداوم می‌توانند دستگاه‌های کوانتومی ارائه دهند که اطلاعات بیشتری را سریع‌تر و ایمن‌تر از دستگاه‌های کلاسیک مدیریت کنند.
در زمینه‌هایی مانند محاسبات، امنیت اطلاعات و اندازه‌گیری دقیق، سیستم‌های کوانتومی وعده می‌دهند که عملکردی بهتر از سیستم‌های کلاسیک داشته باشند. و از زمان تدوین مکانیک کوانتومی، پیشرفت‌های زیادی در طول یک قرن حاصل شده است.
رایانه‌های کوانتومی به نقطه عطف "مزیت کوانتومی" رسیده‌اند: آنها قادر به حل مسائلی هستند که ابررایانه‌های کلاسیک نمی‌توانند. و یک روش ارتباط امن، رمزنگاری کوانتومی، از کلیدهایی استفاده می‌کند که فقط برای طرفین درگیر شناخته شده است - نوعی امنیت غیرشرطی، به این معنی که این حفاظت حتی با قدرت محاسباتی نامحدود نیز قابل شکستن نیست.
حسگرهای کوانتومی در حال اندازه‌گیری زمان و گرانش با دقت بی‌سابقه‌ای هستند. به عنوان مثال، گرانش‌سنج‌ها برای تشخیص زلزله و برای ناوبری در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس هستند.
با این حال، به غیر از این دستگاه‌های رمزگذاری و حسگرهای کوانتومی، تعداد کمی از فناوری‌های کوانتومی کاربردهای عملی دارند. در چند سال آینده، شبیه‌سازی‌های کوانتومی احتمالاً زمینه‌هایی مانند شیمی کوانتومی و ابررسانایی دمای بالا را پیشرفت خواهند داد. جامعه در حال پیشرفت است، اما توسعه رایانه‌های کوانتومی مقاوم در برابر نویز که می‌توانند برای طیف گسترده‌ای از مسائل استفاده شوند، 10 تا 15 سال دیگر طول خواهد کشید. چالش‌های فعلی شامل محافظت از حالت‌های شکننده بیت‌های کوانتومی (کیوبیت‌ها) از خطاها و تداخل ناخواسته از محیط است.
سه گام به تسریع این زمینه کمک می‌کند.
اول، از هیاهوی محاسبات کوانتومی کم کنید. به عنوان یک فیزیکدان کوانتومی با بیش از 30 سال تجربه، من دیده‌ام که چگونه وعده‌های بیش از حد فروخته شده سرمایه و توجه زیادی را به خود جلب کرده است، اما می‌تواند منجر به انتظارات غیرواقعی شود. برخی از شرکت‌ها پیشنهاد می‌کنند که می‌توانند خدمات محاسبات کوانتومی ارائه دهند، به عنوان مثال، در حالی که صرفاً الگوریتم‌های کوانتومی در مقیاس کوچک را به نمایش گذاشته‌اند.
ادعاهای اغراق‌آمیز می‌تواند عموم مردم و سرمایه‌گذاران را گمراه کند و اعتماد اجتماعی به فناوری اطلاعات کوانتومی را تضعیف کند. به عنوان مثال، در ماه ژانویه سقوط دسته‌جمعی سهام محاسبات کوانتومی را شاهد بودیم که باعث نگرانی‌هایی شد مبنی بر اینکه این حباب فناوری اکنون ترکیده است.
برای جلوگیری از چنین نگرانی‌های بازار سهام، جوامع تحقیقاتی دانشگاهی و صنعتی، و همچنین رسانه‌ها، باید وضعیت فناوری کوانتومی را به طور دقیق به اطلاع عموم برسانند تا انتظارات واقع‌بینانه ایجاد شود.
دوم، سرمایه‌گذاری دولتی پایدار و بلندمدت برای پیشرفت مداوم فناوری اطلاعات کوانتومی ضروری است. برخلاف فناوری‌های بالغ مانند اینترنت یا تلفن‌های همراه، تحقیقات اطلاعات کوانتومی هنوز نمی‌تواند به طور کامل به تأمین مالی مبتنی بر بازار متکی باشد.
دولت‌ها در ایالات متحده، اروپا و چین سرمایه‌گذاری‌های خود را در تحقیق و توسعه اطلاعات کوانتومی در چند سال گذشته افزایش داده‌اند. به عنوان مثال، ابتکار ملی کوانتومی ایالات متحده در سال 2023، 3.75 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری کرد - تقریباً سه برابر بودجه پنج ساله 1.3 میلیارد دلاری خود (نگاه کنید به go.nature.com/3cw6qtr). بودجه بعدی در حال بازنگری است و برنامه‌ای برای تخصیص 2.7 میلیارد دلار در طول پنج سال دارد. اما سرمایه‌گذاری نهایی ممکن است بیشتر باشد.
چنین سرمایه‌گذاری‌های دولتی مهم است زیرا اعتماد شرکت‌های خصوصی به فناوری کوانتومی را افزایش می‌دهد و آنها را تشویق به سرمایه‌گذاری می‌کند. این به تسریع تجاری‌سازی فناوری کوانتومی و توسعه مدل‌های تجاری کمک می‌کند. غول‌های فناوری از جمله Google، IBM، Microsoft و NVIDIA سرمایه‌گذاری زیادی در محاسبات کوانتومی انجام داده‌اند - در ایالات متحده، این شرکت‌ها حدود 3.8 میلیارد دلار ارائه کرده‌اند.
سوم، همکاری بین‌المللی و تبادل بین محققان بسیار مهم است. توسعه مکانیک کوانتومی متکی به بحث‌های آکادمیک بود. به عنوان مثال، در دهه 1920، ساتیندرا نات بوز در هند و آلبرت اینشتین در سوئیس به طور مشترک از طریق مکاتبه، وجود چگالش بوز-اینشتین را پیش‌بینی کردند - حالتی از ماده سرد که در دستگاه‌های کوانتومی استفاده می‌شود و برای اولین بار به طور آزمایشی در سال 1995 توسط دانشمندان در ایالات متحده به دست آمد.
به طور مشابه، چارچوب نظری برای ارتباطات کوانتومی در ابتدا توسط محققان در ایالات متحده و کانادا پیشنهاد شد. آزمایش‌های اولیه اثبات مفهوم در اروپا انجام شد. در نهایت، یک شبکه ارتباطی کوانتومی در مقیاس جهانی توسط دانشمندان در چین از طریق همکاری با دیگران در اتریش، آفریقای جنوبی، کانادا و جاهای دیگر به نمایش گذاشته شد.
اما، امروزه، برخی از دولت‌ها نسبت به همکاری بین‌المللی محتاط شده‌اند و تحقیقات آکادمیک به طور فزاینده‌ای سیاسی شده است. به تجربه من، تبادلات و همکاری‌های بین‌المللی نسبت به پنج سال پیش دشوارتر شده است. همکاری بین دانشمندان در چین و کشورهای غربی اغلب توسط دولت‌ها به بهانه امنیت ملی مسدود می‌شود.
در مرکز تعالی آکادمی علوم چین در اطلاعات کوانتومی و فیزیک کوانتومی در هفئی، که من در سال 2012 در تأسیس آن کمک کردم، ما متعهد به ایجاد یک محیط آکادمیک باز و مشارکتی هستیم. انتشار مقالات تحقیقاتی در مجلات بین‌المللی تشویق می‌شود و از دانشمندان و دانشجویان سراسر جهان برای بازدید استقبال می‌شود.
درست مانند اولین انقلاب کوانتومی، دومی نیز منجر به پیشرفت‌های اجتماعی خواهد شد. توسعه بلندمدت نیازمند یک محیط مثبت، منطقی و مشارکتی است.
Nature 638, 862 (2025)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-00564-8