قدرت طلبی های پکن با کوانتوم

نویسندگان: برایان هارت Brian Hart، بونی لین Bonny Lin، سامانتا لو Samantha Lu، هناه پرایس Hannah Price، یو جیه (گریس) لیائو Yu-jie (Grace) Liao، ماتیو اسلید Matthew Slade

چین، تحت رهبری شی جین‌پینگ، تلاش‌های خود را برای رقابت و پیشتازی در فناوری‌های راهبردی نوین دوبرابر کرده و به طور گسترده‌ای در حوزهٔ نوظهور فناوری‌های کوانتومی سرمایه‌گذاری می‌کند؛ فن آوری هایی که از ویژگی‌های مکانیک کوانتومی برای تحقق پیشرفت هایی در زمینه حسگری sensing، ارتباطات communication و رایانش (محاسبات) computing استفاده می‌کنند. اکثر این فناوری‌ها هنوز در مرحله توسعه قرار دارند اما پژوهشگران چینی در این حوزه پیشرفت‌های سریعی داشته‌اند و به بازیگران اصلی در فناوری‌های کوانتومی تبدیل شده‌اند. در برخی از زمینه‌ها – به ویژه ارتباطات کوانتومی quantum communication – چین خود را در جایگاه پیشتاز جهانی قرار داده است.

فناوری‌های کوانتومی مجموعه‌ای گسترده از فناوری‌های نوپا هستند که از اصول مکانیک کوانتومی بهره‌ می گیرند تا پیشرفت هایی انقلابی را در زمینه‌های مختلف، ممکن کنند. فناوری‌های کوانتومی به سه حوزه اصلی تقسیم می‌شوند، حسگری؛ ارتباطات و رایانش یا محاسبه.

حسگری کوانتومی Quantum Sensing: 

در زمینه حسگری کوانتومی، پژوهشگران در تلاشند تا دستگاه‌های بسیار حساسی را توسعه دهند که قادر به اندازه‌گیری دگرش های بسیار خفیف در پویش و میدان‌های الکترومغناطیسی باشند. با پیشرفت این فناوری‌ها، این امکان وجود دارد که دقت‌ بی‌سابقه‌ای در زمینه هایی همچون تصویربرداری پزشکی و تشخیص بیماری ها، ناوبری، رادار، ژئو‌فیزیک و موارد دیگر حاصل شود.

ارتباطات کوانتومی: 

ارتباطات کوانتومی امکان انتقال فوق سریع و بسیار ایمن داده ها را فراهم می‌کند. در الکترونیک متعارف، داده‌ها به طور معمول رمزگذاری شده و سپس به عنوان بیت‌هایی که نماینده یک و صفر هستند، ارسال می‌شوند. با این حال، بیت‌های کوانتومی یا «کیوبیت‌ها qubits» می‌توانند به شکل برهم نهی superposition ارسال شوند و همزمان نماینده ترکیب‌هایی از یک و صفر باشند. این روش امکان هک شدن ارتباط و دستکاری داده ها را تقریباً به صفر می رساند – چیزی که یک قابلیت بسیار ضروری برای دولت‌ها، نیروهای نظامی، شرکت‌های مالی و دیگران است.

رایانش یا محاسبات کوانتومی Quantum Computing: 

سومین حوزه از فناوری‌های کوانتومی، یعنی رایانش کوانتومی، بیشترین توجه را در جهان فن آوری به خود جلب کرده و این نوید را می دهد که از دو حوزه دیگر، تحول‌آفرین‌ترین باشد. همانند دستگاه‌های ارتباطات کوانتومی، رایانه های کوانتومی هم از ویژگی برهم نهی superposition  بهره‌برداری می‌کنند که امکان انجام همزمان محاسبات پرشماری را فراهم می‌کند. از جنبه نظری، رایانه های کوآنتومیِ مجهز به تعداد کافی کیوبیت‌ها، می‌توانند محاسبات پیچیده را با سرعت‌هایی انجام دهند که حتی از توانایی‌ پیشرفته‌ترین ابرکامپیوترهای کنونی هم بیشتر باشد.

اگرچه فناوری‌های کوانتومی به شدت نویدبخش هستند اما بسیاری از توانمندی‌های پیشرفته‌تر آنها هنوز عمدتا در مرحله پژوهش و توسعه قرار دارد. بیشتر دستگاه‌های کوانتومی نیازمند مهندسی پیچیده و دقیقی هستند تا بتوانند کار کنند. به عنوان مثال، برخی از رایانه های کوآنتومی باید تا دماهای بسیار پایینی سرد شوند تا از بروز اختلالات و از دست رفتن اطلاعات جلوگیری شود. به دلیل این محدودیت‌هاست که برخی از فناوری‌های کوانتومی با مشکلات عمده‌ای در مسیر تجاری‌سازی روبرو هستند و احتمالاً تا سال‌ها یا حتی دهه‌ها با ترویج گسترده فاصله دارند.

بلندپروازی های کوانتومی چین: 

به رغم نوپا بودن فناوری‌های کوانتومی، ویژگی‌های بالقوه انقلابی آنها توجه سیاست‌گذاران چینی را جلب کرده است. در سال ۲۰۲۱، دولت چین فناوری کوانتومی را در تازه ترین برنامه ملی اقتصادی خود، برنامه پنج سالهٔ چهاردهم، گنجاند و آن را در فهرست شش حوزهٔ پیشتاز فن آوری قرار داد که باید اولویت سال‌های آینده حوزه فن آوری چین باشند. 

تمرکز چین بر فناوری‌های کوانتومی به عنوان بخشی از تلاش‌های گسترده‌تر برای رهبری فناورانه جهانی است که تحت رهبری شی جین‌پینگ تشدید شده است. شی بارها خواستار تبدیل چین به یک "قدرت علم و فناوری جهانی" شده است. بلندپروازی‌های فناورانه پکن در هنگامه رشد تنش‌های چین و ایالات متحده در زمینه فناوری‌های راهبردی، فوریت تازه ای یافته اند. در مارس ۲۰۲۳، در جریان یک گردهمایی سیاسی کلیدی سالانه در پکن، شی تأکید کرد که چین باید در هنگامه "رقابت شدید بین‌المللی"، بر "خوداتکایی و تقویت خود در زمینه علمی و فناوری" تمرکز کند.

برای دستیابی به این هدف، چین در مقیاسی ‌بزرگ در زمینه پژوهش و توسعه سرمایه‌گذاری می‌کند. سهم بودجه چین برای پژوهش و توسعه، از زمانی که شی در سال ۲۰۱۲ به قدرت رسید، بیش از دو برابر شده است. این افزایش، تنها نتیجه‌ رشد اقتصادی نیست، بلکه اولویت‌دهی بیشتر به این زمینه نیز مطرح است. در سال ۲۰۱۲، هزینه‌های پژوهش و توسعه چین، معادل ۱.۹۱ درصد از تولید ناخالص داخلی کشور بود و تا سال ۲۰۲۲ این عدد به ۲.۵۵ درصد از تولید ناخالص داخلی افزایش یافت. با این حال، علاقه چین به فن آوری کوانتومی، به مرزهایی فراتر از مفاهیم انتزاعی رهبری جهانی می رسد. سیاست‌گذاران چینی امیدوارند که فناوری‌های کوانتومی، دستیابی به منافع اقتصادی و امنیتی ملموسی را ممکن سازد.

مثلاً، محاسبات کوانتومی می‌تواند تأثیرات مضاعفی بر سایر حوزه‌های کلیدی مورد تمرکز چین، مانند هوش مصنوعی، داشته باشد. دولت چین در یک گزارش پایه در سال ۲۰۱۷ با عنوان "برنامه توسعه هوش مصنوعی نسل نو"، این امیدواری را مطرح کرد که محاسبات کوانتومی بتواند توانایی‌های هوش مصنوعی را با بهبود عملکرد الگوریتم‌های یادگیری ماشینی ارتقاء دهد. همچنین امیدواری هایی مطرح است که رایانه های کوآنتومی پیشرفته، انقلابی را در توانمندی دانشمندان برای مدل‌سازی سامانه های پیچیده و دستیابی به پیشرفت هایی در زمینه‌ علوم مواد و زیست‌پزشکی بوجود آورند. اگر این توانمندی‌ها محقق شوند، می‌توانند تأثیراتی دگرش دهنده و بهره‌وری‌های اقتصادی عظیمی به همراه آورند.

دانشمندان و راهبردگران چینی نیز به خوبی آگاه هستند که فناوری‌های کوانتومی همچنین از کاربردهای امنیتی و نظامی مهمی برخوردارند. برنامه ویژهٔ پنج‌سالهٔ سیزدهم چین برای ادغام نظامی-مدنی علم و فناوری، که در سال ۲۰۱۷ ارائه شد، ارتباطات و محاسبات کوانتومی را در فهرست فناوری‌های راهبردی اولویت دار، قرار داده است. به طور خاص‌تر، یک پژوهشگر در آکادمی علوم نظامی چین، فناوری‌های کوانتومی را به عنوان "مهار اسب سیاه" توصیف کرده که در آستانه تغییر سازوکارهای دستیابی به پیروزی های نظامی آینده است. 

رمزگذاری encryption، یکی از حوزه‌های کلیدی مورد نگرانی است. یک رایانه کوآنتومی پیشرفته، با مجهز بودن به قدرت محاسباتی بی‌نظیر خود، می‌تواند از روش‌های رمزگذاری معمولی موجود که توسط افراد، بانک‌ها، شرکت‌های اینترنتی، دولت‌ها و نیروهای نظامی برای ایمن‌سازی داده‌ها استفاده می‌شود، عبور کند. برخی از متخصصان نگران هستند که تحقق چنین سناریویی چندان دور از دسترس نیست و احتمالا چالش‌های بی‌سابقه‌ای را به همراه می آورد.

پژوهشگران چینی ادعا کرده‌اند الگوریتمی را توسعه داده‌اند که می‌تواند روی یک کامپیوتر کوانتومی کوچک اجرا شده و یک سامانه رمزگذاری پیشرفته را که عموما توسط دولت‌ها و مؤسسات مالی استفاده می‌شود، رمزگشایی کند. با این حال، دانشمندان غیرچینی به این ادعاها با شک و تردید عمیق نگاه می کنند. 

در ایالات متحده، دولت بایدن تدابیری را اتخاذ کرده تا آمادگی لازم برای مقابله با تهدیدهای محتمل کوانتوم برای امنیت داده‌ها فراهم آمده و توانایی‌های کوانتومی کشور تقویت شود. مؤسسه استاندارد و فناوری ملی وزارت بازرگانی ایالات متحده، چهار الگوریتم رمزگذاری جدید را شناسایی کرده که باید در استانداردهای امنیتی این وزارتخانه ادغام شوند تا در برابر هک‌های محتمل رایانه های کوآنتومی مقاوم باشند.

فناوری‌های کوانتومی دیگر ممکن است کاربردهای بیشتری در حوزه نظامی داشته باشند. حسگری کوانتومی احتمالا می‌تواند تکنولوژی‌های لیدار lidar و رادار را برای اطلاعات، نظارت و شناسایی بهبود دهد و همچنین توانایی‌های موقعیت‌یابی و ناوبری را در نبود سامانه‌های متکی بر ماهواره فراهم کند. چنین توانایی‌هایی هنوز در مرحله توسعه هستند اما چین در حال پیشرفت است. گزارش‌ها حاکی است که پژوهشگران چینی در حال توسعه یک دستگاه رادار کوانتومی هستند که ممکن است توانایی نیروی نظامی چین در تشخیص هواپیماهای رادارگریز را افزایش دهد.

تنها چین نیست که فناوری‌های کوانتومی برای اهداف نظامی و امنیتی را دنبال می کند. هم نیروی دریایی و هم نیروی هوایی ایالات متحده مراکز تحقیقات کوانتومی ایجاد کرده‌ و در تلاش برای تربیت نیروهای مجهز به فن آوری کوانتومی هستند که قادر به شناسایی تهدیدها و واکنش سریعتر به آن باشند. هرچند فناوری کوانتومی هنوز از پختگی لازم برای ادغام اساسی در بخش نظامی برخوردار نیست، پیمان ناتو، کوانتوم را از جمله فناوری‌های کلیدی نوظهور و جهشی خود شناخته است.

رویکرد دولت – محور چین: 

پکن یک رویکرد تحت هدایت دولت را برای تأمین مالی و اجرای پژوهش و توسعه در زمینه فناوری‌های کوانتومی در پیش گرفته است. این رویکرد، نقطه مقابل رویکردی است که توسط ایالات متحده و سایر بازیگران برجستهٔ فناوری کوانتومی در پیش گرفته شده که این بخش خصوصی است که رهبری کار را در اختیار دارد. دولت چین مبالغ قابل توجهی را برای توسعه فناوری‌های کوانتومی سرمایه‌گذاری کرده است. اعداد و ارقام دقیق این سرمایه گذاری در دسترس نیست اما مطالعات موجود نشان می‌دهد چین به میزان قابل توجهی در سرمایه گذاری کوآنتومی پیشتاز است. گروه مشاوران مک‌کینزی برآورد کرده که در سال ۲۰۲۲، دولت چین مجموعاً ۱۵.۳ میلیارد دلار در این زمینه تأمین اعتبار کرده که تقریباً دو برابر بودجه کوآنتومی اتحادیه اروپا (۸.۴ میلیارد دلار) و بیش از سه برابر اعتبارات کوآنتومی ایالات متحده (۳.۷ میلیارد دلار) است. با این حال، اجماعی در تایید این ارقام وجود ندارد. مطالعات موسسه "کوانتوم اینسایدر"، سرمایه‌گذاری دولت چین را بین ۴ تا ۱۷ میلیارد دلار تخمین زده‌ است.

بر عکس، چین از سرمایه‌گذاری کوآنتومی بخش خصوصی عقب‌مانده است. بر اساس برآوردهای مک‌کینزی، بین سال‌های ۲۰۰۱ تا ۲۰۲۲، استارت‌آپ‌های کوانتومی چینی تنها ۴۸۲ میلیون دلار از بخش خصوصی جذب کرده‌اند. این میزان معادل تنها بخشی از سرمایه‌گذاری کوآنتومی بخش خصوصی در ایالات متحده است که برآورد می شود با حدود ۳.۳ میلیارد دلار از منابع غیردولتی، در جهان پیشتاز باشد. حتی کانادا و انگلستان نیز در سرمایه گذاری بخش خصوصی در این زمینه، از چین جلوترند. این دو کشور سرجمع حدود ۱.۱ میلیارد دلار سرمایه‌گذاری داشته‌اند.

به این ترتیب، طبعا مؤسسات مرتبط با دولت چین هستند که بخش قابل توجهی از تحقیق و توسعه کوانتومی کشور را رهبری می‌کنند. دانشگاه ملی فن آوری دفاعی چین، یک بازیگر مهم در این زمینه است که از دهه ۱۹۹۰ تحقیقاتی را در زمینه فناوری ارتباطات کوانتومی انجام می‌دهد. در سال ۲۰۰۱، چین آزمایشگاه کلیدی اطلاعات کوانتومی را در دانشگاه علم و فناوری چین (USTC)  تأسیس کرد که به عنوان مهم‌ترین نهاد علمی کشور بطور اختصاصی در زمینه کوانتوم فعالیت می‌کند.

اما این روندها چندان هم ثابت نیستند. در حالی که ایالات متحده برای رقابت با چین در زمینه‌ فناوری های کلیدی سرگرم آماده سازی بوده، ابتکارات و اعتبارات دولتی هم برای ترویج پژوهش و توسعه در زمینه کوانتوم افزایش یافته است. در سال ۲۰۱۸، کنگره آمریکا قانونی را با عنوان "برنامه ملی کوانتوم" به منظور "تسریع پژوهش و توسعه کوانتومی برای تقویت اقتصاد و امنیت ملی ایالات متحده" به تصویب رساند. از سال ۲۰۱۹ به این سوی، بودجه فدرال ایالات متحده برای پروژه‌های کوانتومی در آزمایشگاه‌های ملی و دانشگاه‌های مختلف بیش از دو برابر شده است، یعنی از حدود ۴۰۰ میلیون دلار در سال ۲۰۱۹ به بیش از ۹۰۰ میلیون دلار در سال ۲۰۲۲ رسیده است.

سایر اقتصادها نیز در حال افزایش سرمایه‌گذاری هستند. در سال ۲۰۱۸، اتحادیه اروپا برنامه "پرچمدار کوانتوم" را آغاز کرد، که در دههٔ آینده حدود ۱ میلیارد یورو را در تحقیقات کوانتومی سرمایه‌گذاری خواهد کرد. این اتحادیه همچنین در نظر دارد شبکه ای از پنج هزار پژوهشگر مرتبط با کوانتوم را در سراسر اتحادیه اروپا شکل دهد. به همین ترتیب، در سال ۲۰۲۳، کانادا برنامه "استراتژی ملی کوانتوم" را برای سرمایه‌گذاری دولتی در تحقیقات کوانتومی (۱۴۱ میلیون دلار)، استعدادها (۴۵ میلیون دلار) و تجاری‌سازی (۱۶۹ میلیون دلار) راه‌اندازی کرد. دولت ژاپن نیز در سال ۲۰۲۰ برنامه "استراتژی فناوری و نوآوری کوانتوم" را توسعه داد که در چارچوب آن هشت مرکز پژوهش و توسعه جدید ایجاد شده است. ژاپن، این رویکرد را در سال ۲۰۲۲ با استراتژی "چشم‌انداز جامعه آینده کوانتومی" همراه ساخت، با این هدف که از فناوری‌های کوانتومی برای تقویت اقتصاد کشور نیز تاب آوری اجتماعی استفاده کند.

ارزیابی پیشرفت کوانتومی چین: 

پکن در سال‌های اخیر در فناوری‌های کوانتومی پیشرفت‌های قابل توجهی داشته است. با اینکه چینی ها به ویژه در حوزه حسگری کوانتومی quantum sensing، چندان ممتاز نبوده اما در زمینه ارتباط کوانتومیquantum communication در جهان پیشتازند. در زمینه رایانش یا محاسبات کوانتومی quantum computing هم چین پس از آمریکا، که در برخی جنبه های این کار در سطح جهان پیشتاز است، در جایگاه دوم قرار دارد اما دانشمندان این کشور دستاوردهای چشمگیری داشته‌اند و به سرعت در حال پیشرفت هستند.

در سال‌های اخیر، چین تا جایی که روشن است، پیشرفت‌های برجسته‌ای در زمینه حسگری یا تشخیص کوانتومی نداشته است. گزارش‌هایی وجود دارد که نشان می‌دهد چین در حال کار بر روی حسگرهای کوانتومی برای ردیابی زیردریایی هاست و در سال ۲۰۲۱، پژوهشگران دانشگاه معتبر تسینگ‌هوا Tsinghua University  ادعا کردند که در توسعهٔ یک رادار کوانتومی پیشرفت کرده‌اند که با تولید یک "توفانِ کوچک الکترومغناطیسی electromagnetic storm"، قادر به ردیابی هواپیماهای رادارگریز است. در سال ۲۰۲۲، گروهی از پژوهشگران در دانشگاه علم و فناوری چین مقاله‌ای منتشر کردند که نشان می‌دهد از الماس‌ برای بهبود قابلیت‌های یک رادار کوانتومی، که در مرحله توسعه قرار دارد، استفاده کرده اند.

اگرچه پژوهشگران چینی تحقیقات قابل توجهی را در زمینه حسگری کوانتومی، به ویژه در توسعه رادار کوانتومی، منتشر کرده‌اند (که البته مورد سؤال قرار گرفته‌اند)، این یافته‌ها تا حد زیادی محدود به محیط آزمایشگا‌هی هستند. پان ژیان‌وی Pan Jianwei، که گاه از او به عنوان "پدر کوانتوم چین" یاد می‌شود، در سال ۲۰۲۰ نوشت که چین "با تأخیر آغاز کرد" و در تلاش برای جبران عقب ماندگی در این زمینه است. وی گفت که "چین در زمینه اندازه‌گیری دقیق کوانتومی، تأخیر دارد و در مجموع  از کشورهای توسعه‌یافته عقب است اما در سال‌های اخیر، این شکاف به سرعت کمتر شده و در برخی زمینه ها، همترازِ بالاترین سطح اعلام شده بین‌المللی است."

در مقابل، پژوهشگران کوانتومی چین در زمینه ارتباط کوانتومی به چندین موفقیت برجسته دست یافته‌اند. در سال ۲۰۱۶، چین با موفقیت پرتاب تاریخی ماهوار میسیوس Micius را انجام داد که اولین ماهوارهٔ فعال کوانتومی جهان بود. میسیوس که توسط پان ژیان‌وی و تیمی از دانشمندان دانشگاه علم و فناوری چین توسعه داده شد، گام‌ بزرگی در مسیر ایجاد یک سامانه ارتباط ماهواره ای غیرقابل هک را برداشت. گزارش ها حاکی از آن است که پژوهشگران چینی در حال توسعه ی زنجیره ای از ماهواره‌های فعال کوانتومی هستند.

در یک پیشرفت بزرگ دیگر در زمینه ارتباطات کوانتومی، تیم پژوهشگران چینی به رهبری پان ژیان‌وی توانستند یک لینک ارتباطی امن کوآنتومی ایجاد کنند که پکن و شانگهای را با فاصله ۲۰۰۰ کیلومتری به هم وصل می کند. این لینک بعداً گسترش یافته و به یک شبکهٔ کوانتومی یکپارچه متشکل از چهار لینک شهری کوانتومی و دو لینک زمین-ماهواره ای ارتقا یافت.

چین همچنین در تلاش برای پیشتازی در زمینه رایانش یا محاسبات کوانتومی است. در سال ۲۰۲۱، چین به عنوان سومین کشور پس از کانادا و ایالات متحده، توانست یک کامپیوتر کوانتومی کامل را در داخل کشور توسعه دهد. این دستگاه توسط شرکت اوریجین کامپیوتینگ Origin Computing، که یک پیشران قدرتمند در روند موفقیت های چین است، ساخته شد.

از آن زمان تاکنون، چین توانسته رایانه ها و پردازشگر‌های کوانتومی تازه ای را توسعه دهد. در ماه مه ۲۰۲۳، پردازشگر ۱۷۶ کیوبیتی چین به نام "زوچونگژی Zuchongzhi" آنلاین شد، که آن را به پردازندهٔ کوانتومی چینی با بیشترین تعداد کیوبیت ها تبدیل کرد. "زوچونگژی" توسط دانشگاه علوم چین (CAS) توسعه داده شده و از قابلیت پردازش با سرعت میلیون‌ها برابر یک سوپرکامپیوتر سنتی برخوردار است. با این حال، زوچونگژی هنوز هم از سریع‌ترین پردازشگر کوآنتومی جهان، یعنی پردازندهٔ ۴۳۳ کیوبیتی شرکت آی‌بی‌ام که در سال ۲۰۲۲ رونمایی شد، عقب تر است.

اگرچه شمار کیوبیت‌های این پردازشگر‌ها بالاست اما رایانه های کوآنتومی برای انجام وظایفی با پیچیدگی و کیفیت مورد نظر دانشمندان، احتمالا نیاز به هزاران کیوبیت دارند. آی‌بی ام در نظر دارد تا در سال  ۲۰۲۳ از یک کامپیوتر کوانتومی با ۱,۱۲۱ کیوبیت و تا سال ۲۰۲۵ هم از یک کامپیوتر کوانتومی با بیش از ۴,۰۰۰ کیوبیت رونمایی کند. 

هرچند اینها دستاوردهای خیره کننده ای هستند، اما امکان مقایسه جامع بین کشورها را فراهم نمی‌کنند. با این حال، اختراعات Patents به عنوان یک نشانگر مفید از جایگاه کشورها یا شرکت‌هایی که در بخش‌های خاصی پیشتازی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک مطالعه نشان می دهد که ادارهٔ ملی مالکیت معنوی چین (CNIPA) در بازهٔ زمانی ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۲، هزار و ۵۵۴ درخواست ثبت اختراع در زمینه ارتباط کوانتومی دریافت کرده است. این تقریباً دو برابر تعداد درخواست‌های اداره اختراعات و نشان تجاری ایالات متحده (USPTO) و چهار برابر شمار درخواست‌های اداره اختراعات ژاپن است.

اما زمانی که به درخواست‌های ثبت اختراع در زمینه رایانش یا محاسبات کوانتومی نگاه می‌کنیم، تصویری متفاوت پدیدار می‌شود. از سال ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۲، سنیپا CNIPA  کمی بیش از ۹۰۰ درخواست ثبت اختراع در زمینه رایانش های کوانتومی دریافت کرده، یعنی کمتر از نصف شمار درخواست‌های مشابه در آمریکا. با این حال، ادارهٔ ثبت اختراعات چینی، دو برابر شمار درخواست‌های ثبت محاسبات کوانتومی نسبت به ژاپن و بسیار بیشتر از دفاتر اختراع دیگر کشورها دریافت کرده است. با این حال، برای درک کامل جایگاه کشورها، نیاز به بررسی انواع خاصی از اختراعات داریم. دسترسی به آمار اختراعات بین‌المللی، که در دفاتر چند کشور مختلف ثبت می‌شوند، دشوارتر است و به طور معمول برای اختراعاتی با کیفیت و ارزش بالاتر اختصاص داده می‌شوند. در این خانواده‌ از اختراعات بین‌المللی، شرکت‌های چینی عقب هستند.

بر پایه یک ارزیابی در سال ۲۰۲۳ توسط دفتر ثبت اختراعات اروپا، تنها یک شرکت چینی، علی‌بابا، در میان برترین نهادها از نظر اختراعات بین‌المللی در حوزه رایانش های کوانتومی قرار داشت. در مقابل، نیمی از فهرستِ بیست نهاد مخترع برتر بین المللی به شرکت‌ها و دانشگاه‌های ایالات متحده تعلق دارد که IBM با ۴۰۱ امتیاز در خانواده مخترعان بین‌المللی در رتبه نخست قرار داشت. ژاپن هم در فهرستِ بیست شرکت برتر جهانی، پنج مورد داشت و شرکت فن آوری های توشیبا/نیوفلیر Toshiba/Nuflare Technologies رتبه دوم جهانی را در اختیار گرفت.

حتی اختراعات هم، همه داستان را نمی‌گویند. برخی تحلیلگران، با منظور کردن شمار زیاد درخواست‌های ثبت اختراع چین به عنوان نماینده دقیق تولید واقعی کشور، موافق نیستند و ادعا می‌کنند که آمار ثبت اختراعات چین به دلیل ثبت اختراعاتی با تفاوت‌های اندک فناورانه نسبت به نمونه های موجود، بیش از حد افزایش نشان می دهد.

یک معیار جایگزین برای مقایسه کشورها، انتشار مقالات پژوهشی است. چین بیشترین حجم مقالات علمی را در تمام سه حوزه فناوری کوانتومی منتشر کرده است. بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۲۰، چین بیش از ۱۴,۰۰۰ مقاله دربارهٔ فناوری کوانتومی منتشر کرده است. اگرچه تعداد مقالات هم مهم است اما ارزیابی کیفیت آنها نیز شرط است. شاخص هیرش (H-Index) معمولاً به این ارزیابی کمک می‌کند. این شاخص همزمان، شمار کل مقالات پژوهشی ارائه شده توسط یک نهاد را و نیز شمار ارجاعاتی را که این مقاله ها دریافت می‌کنند، اندازه‌گیری می‌کند.

بین سال‌های ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۲، چین به مقام نخست جهانی در حوزه ارتباطات کوانتومی رسید، با امتیاز با ۴۸.۴ در H-Index. آمریکا نیز با امتیاز اندکی کمتر یعنی ۴۳ در جایگاه دوم قرار گرفت. با این حال، چین در پژوهش های مربوط به حسگرهای کوانتومی، اندکی عقب است و در پژوهش های مرتبط با رایانش کوانتومی به مراتب عقب‌تر است. ایالات متحده با امتیاز ۹۱ بالاترین جایگاه را در زمینه محاسبات کوانتومی بدست آورده یعنی تقریباً دو برابر امتیاز چین که۵۲ است.

در مجموع، قابلیت‌های کوانتومی چین به طور پایداری در حال توسعه هستند اما مسیر آینده پیشرفت چین بدون چالش نخواهد بود. دولت بایدن تدابیری را برای محدود کردن پیشرفت چین در برخی فناوری‌هایی منظور کرده که تهدیدی برای امنیت ملی ایالات متحده تلقی می‌شوند. در اکتبر ۲۰۲۲، ایالات متحده مجموعه‌ای از کنترل‌های صادراتی عمده را در مورد نیمه‌ رساناها و تجهیزات تولید تراشه‌های پیشرفته علیه چین اعمال کرد. واشنگتن همچنین موفق شده تا از متحدان کلیدی‌اش، به ویژه ژاپن و هلند، بخواهد که در محدود کردن دسترسی چین به فناوری‌های کلیدیِ تراشه‌ها مشارکت کنند.

فناوری‌های کوانتوم به عنوان یک جبهه کارساز در رقابت فزاینده فناورانه آمریکا و چین ظاهر شده‌اند. در سال ۲۰۲۱، وزارت بازرگانی ایالات متحده سه شرکت چینی متخصص در فناوری کوانتوم را در فهرست تحریم های خود قرار داد تا صادرات به این شرکت‌ها را محدود کند. به تازگی، در ماه اوت ۲۰۲۳، دولت بایدن محدودیت‌های جدیدی را درباره سرمایه‌گذاری‌های آمریکایی در چین که با فناوری‌های کوانتوم (و فناوری تراشه‌ها و هوش مصنوعی نیز) ربط داشته باشند، اعلام کرد. اجرای این قوانین سرمایه‌گذاری شهروندان آمریکا در هر سه زمینهٔ فناوری کوانتوم در چین را ممنوع می کند. شاید دردناک‌ترین پیامد این محدودیت‌ها، نه جنبه مالی آن بلکه محدود شدن انتقال دانش و تخصص به چین باشد.

منبع: چاینا پاور، مرکز واکاوی های راهبردی و بین المللی