إن انتشار هندسة الحوسبة الكمومية يقدم نقاط ضعف نظامية غير مسبوقة في قنوات الاتصال العالمية، مما يستدعي تحولاً فوريًا في الدفاعات التشفيرية. تظهر هذه الضعف الاستراتيجي حيث يقوم الخصوم الدوليون بالتقاط وتخزين حمولات مشفرة قديمة، متوقعين وصول مجموعات معالجة قادرة على فك التشفير. للحفاظ على الهيمنة الاستخباراتية الهيكلية، يجب على الفاعلين السياديين نشر تشفير مقاوم للكم عبر جميع البنى التحتية الرقمية.
الدفاعات الوطنية الأمنية الكمومية الرائدة
كل عقدين تقريبًا، تتسبب تقنية جديدة في تغيير الأمن القومي. في الأربعينيات والخمسينيات، أسست القنابل الذرية والهيدروجينية الردع النووي. في السبعينيات والثمانينيات، أدت الميكروإلكترونيات إلى إنشاء أسلحة خفية ودقيقة والشبكات الرقمية المبكرة. في التسعينيات، أعادت الإنترنت ونشر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تشكيل الاتصالات. الآن، بالطبع، تعمل الذكاء الاصطناعي على تعزيز الأسلحة المستقلة وزيادة القدرات السيبرانية، ولكن قريبًا، ستكون التقنيات الكمومية هي التي تحول مجالات متعددة من كشف أسرار الأمن القومي إلى عرض القوة العسكرية.
تعمل التقنيات الكمومية من خلال الاستفادة من السلوك الغريب للجسيمات الصغيرة للغاية. وبالتالي، يمكنها القيام بأشياء لا تستطيع التقنيات التقليدية القيام بها، مثل قياس الموقع بدقة أثناء عدم الاتصال بالإنترنت تمامًا، وفي النظرية، فك التشفيرات المستخدمة على نطاق واسع اليوم. سيحتاج الكمبيوتر الفائق التقليدي إلى حوالي 300 تريليون سنة و”قوة غاشمة” لكسر تشفير شائع، يعرف بمفتاح RSA بحجم 2048 بت. بالمقابل، يمكن للكمبيوتر الكمومي، من الناحية النظرية، فك تشفير نفس المفتاح، الذي يستخدم لحماية السجلات الطبية والمعاملات المالية وأسرار الدولة، في أقل من ثماني ساعات. ستتيح الابتكارات في مجال الاستشعار الكمومي قريبًا للجيوش العمل في بيئات “محرومة من GPS”، حيث يتم حظر إشارات الأقمار الصناعية أو تعطيلها أو عدم توفرها.
على الرغم من أن هذا المستقبل يبدو بعيدًا، إلا أنه ليس كذلك. وفقًا لتقارير من وكالات الاستخبارات الأمريكية، فإن خصوم الولايات المتحدة يقومون بالفعل بجمع البيانات المشفرة الأمريكية على أمل أنه بمجرد أن يحصلوا على قدرات كمومية—سواء في غضون خمس أو عشر سنوات—يمكنهم قراءتها.
تستثمر الصين بشكل خاص في الاتصالات الكمومية وأدوات التشفير. يحتاج واشنطن وحلفاؤها إلى القيام بكل ما في وسعهم للفوز في سباق الكم بينما يستعدون أيضًا لعالم قد تبني فيه بكين أو موسكو حاسوبًا كموميًا أولاً. يعني هذا بشكل عاجل تشفير أسرار اليوم باستخدام تشفير أكثر تقدمًا لا يمكن كسره في المستقبل.
فهم تهديد الأمن القومي الكمومي
قفزة كمومية
نظرًا لأن الحوسبة الكمومية لديها القدرة على كسر التشفير الأكثر استخدامًا من قبل الحكومات والأفراد على حد سواء، فإن التهديد الذي تشكله على الأمن القومي يصعب المبالغة فيه. يعتمد التشفير الذي يؤمن جزءًا كبيرًا من الإنترنت اليوم على صعوبة حل الحواسيب التقليدية لبعض المسائل الرياضية، مثل تحليل الأعداد الكبيرة جدًا. ومع ذلك، من المتوقع أن تؤدي الحواسيب الكمومية بعض هذه الحسابات بكفاءة أكبر بكثير، مما يمكّن المهاجمين من كسر الرموز والاستيلاء على البيانات الحساسة.
لا توجد مثل هذه الآلات حتى الآن، ومن الصعب التنبؤ بموعد ظهورها. لكن التقدم الأخير يشير إلى أن حاسوبًا كموميًا قد يتمكن من كسر بعض أشكال التشفير المستخدمة بشكل شائع خلال السنوات القليلة المقبلة. والأهم من ذلك، أن خصوم الولايات المتحدة لا ينتظرون ظهور حاسوب كمومي. لقد جمعت الصين وروسيا بالفعل أسرارًا أمريكية مشفرة، متراهنين على أن بعض المعلومات ستظل ذات صلة بمجرد أن تتوفر لديهم الأدوات لفك تشفيرها.
تمتد تداعيات التقنيات الكمومية على الأمن القومي إلى ما هو أبعد من التشفير. يمكن أن تقيس المستشعرات الكمومية الوقت والفروق في المجالات الجاذبية والمغناطيسية بدقة وحساسية غير مسبوقتين. يمكن استخدام هذه المستشعرات في النهاية لاكتشاف المركبات الخفية أو توجيه الجيوش في بيئات تفتقر إلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
هذا مفيد بشكل خاص للولايات المتحدة لأن الصين تحقق تقدمًا في مجال التشويش على نظام تحديد المواقع العالمي، الذي يعتمد عليه الجيش الأمريكي وحلفاؤه في الذخائر الموجهة بدقة والطائرات بدون طيار. تاريخيًا، إذا قامت دولة ما بتشويش نظام تحديد المواقع العالمي، الذي تملكه وتديره الحكومة الأمريكية، فإنها كانت تخاطر بزعزعة قواتها الخاصة، لكن الصين الآن لديها كوكبة من الأقمار الصناعية لنظام BeiDou-3 للملاحة، مما يسمح لها بنشر أجهزة تشويش قوية على نظام تحديد المواقع العالمي عبر مسارح مثل بحر الصين الجنوبي، بينما تظل أصولها تعمل. ومع ذلك، توفر المستشعرات الكمومية وسيلة للتغلب على نظام الصين لأنها تقدم مصدرًا محليًا لتحديد المواقع والتوقيت بدقة لا يعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي أو أي إشارة قمر صناعي.
التحالفات العالمية التي تواجه الأمن الوطني الكمي
حتى الآن، فيما يتعلق بالكم، تحافظ الولايات المتحدة على ميزة تقنية في الأجهزة، ويقود معظم تقدمها شركات خاصة، بما في ذلك IBM وGoogle والعديد من الشركات الناشئة. في المقابل، حددت الصين الكوانتم كواحد من أولوياتها القصوى في خطتها الخمسية للفترة 2026-2030، وتقوم بتركيز معظم أبحاثها وتطويرها تحت مراكز موجهة من الدولة، مثل مختبر هيفي الوطني.
على الرغم من أن الاستثمارات الأولية للصين كانت تركز على بناء شبكة اتصالات كوانتية آمنة، فقد حققت البلاد أيضًا تقدمًا في الحوسبة الكوانتية على مدار السنوات القليلة الماضية، وهي بالفعل تطور حساسات كوانتية لغواصاتها وطائراتها الشبحية، مدفوعة بآفاق أنظمة تتجاوز التقنيات التقليدية ولا تعاني من قيود التصدير الحالية.
مع انتقال المنافسة بين الولايات المتحدة والصين إلى ما هو أبعد من مجال البحث البحت لتشمل استثمارات بمليارات الدولارات في الأجهزة المتخصصة، تظهر أيضًا كتل تكنولوجية متنافسة. على سبيل المثال، انضمت الولايات المتحدة إلى حلفاء كوانتيين رائدين مثل فرنسا واليابان والمملكة المتحدة لتشكيل مجموعة تطوير الكوانتم المكونة من 13 دولة، بهدف تأمين سلاسل الإمداد العالمية وحماية مصالح الأمن الوطني من التهديدات الكوانتية الناشئة. في الوقت نفسه، تتعاون الصين بالفعل مع دول البريكس، وأبرزها روسيا، التي تتمتع بقدرات عالمية المستوى في العلوم الفيزيائية والرياضيات والتشفير.
تتوفر معلومات قليلة للجمهور حول جهود روسيا في مجال الكوانتم. على الرغم من أن البلاد تركز على تطوير أدوات عسكرية للحرب في أوكرانيا، إلا أنها متقدمة بالفعل في تطوير خوارزميات التشفير، والتي قد تساعدها في بناء حاسوب كوانتي أصغر، لكنه لا يزال قادرًا. منذ غزوها الشامل لأوكرانيا في عام 2022، أقامت روسيا علاقات أوثق مع الصين.
في أواخر عام 2023، عرضت الدولتان ما أسموه “رابط كوانتي آمن”، حيث تم نقل المعلومات على الفور بين الأقمار الصناعية الصينية ومحطات الأرض الصينية والروسية التي تبعد 2400 ميل عن بعضها البعض مع ما يبدو أنه صفر من مخاطر التنصت. (نظرًا لأن الاتصالات الكوانتية تعتمد على الخصائص الفيزيائية للجسيمات الكوانتية، فإن فعل التنصت نفسه يزعج الإشارة، مما ينبه الطرفين على الفور إلى أن الاتصال قد تم اختراقه.) في أوائل عام 2025، أجرت الصين عرضًا مشابهًا مع جنوب إفريقيا ربطت فيه محطات كانت تبعد أكثر من 8000 ميل عن بعضها البعض.
يطرح العلماء في الولايات المتحدة وأوروبا تساؤلات حول قيمة هذه التقنيات لأنها تتطلب تشفيرًا تقليديًا للمصادقة على كلا طرفي الرابط وبالتالي لا تزال تحتوي على ثغرات. ومع ذلك، تشير هذه العروض مع أعضاء مجموعة البريكس إلى أن بكين قد تكون تمهد الطريق لتعاون كمي أوسع داخل الكتلة، ربما يمتد إلى الحوسبة والاستشعار أيضًا.
تسريع الجداول الزمنية للتشفير الوطني للأمن القومي الكمي
مخترقو الشفرات
بدأت واشنطن بالفعل اتخاذ خطوات للاستعداد لعالم يمتلك فيه خصومها تقنيات كمية. بدءًا من عام 2016، تنافس علماء التشفير حول العالم في مشروع تابع للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في الولايات المتحدة لتطوير خوارزميات جديدة قادرة على مقاومة هجوم الحواسيب الكمومية. في أغسطس 2024، قام المعهد بتوحيد مجموعة أولية من هذه الخوارزميات، التي بدأت شركات البنية التحتية الكبيرة على الإنترنت في نشرها دوليًا.
تستخدم كل شركة رئيسية على الإنترنت، بما في ذلك جوجل وفيسبوك، التشفير المقاوم للكم إلى حد ما. لكن هذه المعايير الجديدة لم يتم توسيعها بعد لتشمل بروتوكولات الإنترنت الأخرى، بما في ذلك الأنظمة التي تصدق على المواقع الإلكترونية كآمنة للاستخدام. وقد صرحت الحكومة الأمريكية أن جميع الوكالات الفيدرالية ستستخدم التشفير المقاوم للكم بحلول عام 2035، لكن من الممكن أن تقوم الحواسيب الكمومية بكسر تشفير الحكومة قبل هذا الموعد النهائي. تشير ورقة حديثة من جوجل إلى أن كسر نوع من التشفير الذي يؤمن معظم الاتصالات على الإنترنت قد يتطلب موارد أقل بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. وقد تسارعت جوجل في الجدول الزمني الذي ستقوم فيه بالترقية إلى التشفير الآمن ضد الكم إلى عام 2029، داعية الآخرين إلى اتباع ذلك.
حتى إذا اكتمل الانتقال إلى هذه الخوارزميات المحصنة ضد الكم قبل اختراع حاسوب كمومي كامل القدرة، فمن المحتمل أن تكون الكمية الضخمة من المواد الحساسة التي حصلت عليها الصين وروسيا قد تعرضت للخطر. بالطبع، بعض المعلومات التي يتم جمعها الآن ستكون عديمة الفائدة بحلول الوقت الذي يمكنهم فيه فك تشفيرها. على سبيل المثال، ستتغير موضع القوات الأمريكية بحلول عام 2030. لكن معلومات حساسة للغاية أخرى، بما في ذلك أسرار تصميم الأسلحة النووية، ستظل ذات صلة لفترة طويلة وتشكل أكبر خطر إذا تم تجميعها، وفي النهاية فك تشفيرها، من قبل الخصوم.
لمعالجة التحديات الأمنية الوطنية المتعلقة بالكم، يجب على الولايات المتحدة وحلفائها أن يبدأوا بتأمين “مجموعة الكم” المحلية – مما يضمن أن تظل الأجهزة والمواد والملكية الفكرية المطلوبة لتقنيات الكم تحت سيطرتهم المباشرة. ينبغي على الولايات المتحدة استخدام ضوابط التصدير لحماية الإلكترونيات المتخصصة، والثلاجات، والهيليوم، والنظائر السيليكونية التي تشكل تقنيات الكم. يجب على وكالات الاستخبارات الأمريكية وحلفائها أيضًا أن تعطي الأولوية لحماية الملكية الفكرية للقطاع الخاص في مجال الكم من التجسس الصناعي من خلال مشاركة التهديدات ونصائح الأمن السيبراني مع الشركات الأمريكية والحليفة، ومطالبة الشركات بنشر دفاعات سيبرانية من الدرجة الأولى.
فصل البنية التحتية للامتثال للأمن الوطني الكمومي
لكن ذلك ليس كافيًا. يجب على الولايات المتحدة أيضًا قيادة جهد عالمي حقيقي لترقية جميع بروتوكولات الإنترنت إلى تشفير مقاوم للكم. حتى إذا استخدمت دولة واحدة فقط معيار تشفير أدنى، فإن ذلك يخلق حلقة ضعيفة في التجارة العالمية. لهذا الغرض، يجب على المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في الولايات المتحدة قيادة جهد تعاوني مع وكالة الاتحاد الأوروبي للأمن السيبراني والهيئات المعادلة في آسيا لتطوير خوارزميات قابلة للتشغيل المتبادل – ثم مشاركة هذه الخوارزميات والمساعدة التقنية مع الدول النامية.
ومع ذلك، تفترض هذه الحلول أنه سيستغرق سنوات حتى يخترع أي شخص حاسوبًا كموميًا متطورًا بما يكفي لكسر تشفير اليوم. إذا تم تطوير واحد في المدى القصير إلى المتوسط، فإنه سيهدد أمان الأنظمة الحالية والمعلومات التي تم نقلها في الماضي. للتعامل مع احتمال حدوث مثل هذا الاضطراب، يجب على الحكومات والشركات على الفور تجميع قوائم بجميع البيانات التي تم الكشف عنها بالفعل في قنوات ضعيفة وتحديد أيها يمثل أعلى خطر إذا تم فك تشفيره في غضون بضع سنوات. يجب على المنظمات بعد ذلك الاستعداد للإفصاح المحتمل، ووضع خطط طوارئ لحماية الأصول المعرضة للخطر.
فئة مهمة من الأسرار هي بيانات الاعتماد، مثل كلمات المرور أو مفاتيح المصادقة. إذا قام المهاجم بفك تشفير اتصال يحتوي على هذه البيانات، يمكن استخدامها بعد ذلك للوصول عن بُعد إلى الأنظمة الحساسة حتى لو قامت تلك الأنظمة بعد ذلك بنشر تشفير مقاوم للكم.
بمجرد أن تقوم شركة أو حكومة بإنشاء تشفير أكثر تقدماً، يجب تغيير جميع كلمات المرور ومفاتيح المصادقة السابقة. يجب على الحكومات والشركات الرائدة في البنية التحتية الرقمية أيضاً الاستعداد لاحتمالية تطوير حاسوب كمي متقدم قبل أن تعتمد جميع بروتوكولات الإنترنت تشفيراً مقاومًا للكم. في هذه الحالة، يجب على الحكومات وضع خطط طوارئ للانتقال العاجل أو المخاطرة بحدوث اضطرابات كبيرة في الصناعات التي تعتمد على المعاملات الآمنة. قد تشمل هذه الخطط نشر تشفير مقاوم للكم بسرعة إلى القطاعات الرئيسية، مثل البنوك والاتصالات، والتخلي عن الاتصال بالأنظمة التي لم يتم ترقيتها بعد.
على الرغم من أن المنافسة بين الولايات المتحدة والصين في مجال التقنيات الكمية ستكون شرسة، فإن البلدين يدركان أنهما بحاجة للعمل معاً من خلال هيئات مثل المنظمة الدولية للتوحيد القياسي ومجموعة هندسة الإنترنت لضمان أن بروتوكولاتهما الأساسية قابلة للتشغيل المتبادل. كلا البلدين حريصان على تجنب عالم رقمي مجزأ حيث تتعطل التجارة العالمية واللوجستيات بسبب عدم التوافق.
في الواقع، شارك علماء التشفير الصينيون في المسابقة العالمية التي نظمتها الحكومة الأمريكية للبرمجيات، كما شارك الباحثون الأمريكيون والأوروبيون في المنافسة المفتوحة التي أقامتها الصين. لكن من المحتمل أن لا تمتد هذه التعاونات إلى مسائل الأجهزة. عندما يتعلق الأمر بالتقنيات التي لها تطبيقات عسكرية، سيكون كل قوة عظمى مصممة على الهيمنة على الأخرى.