Por Nima Leclerc
18 de maio de 2022
Quando as pessoas pensam na competição de alta tecnologia com a China, geralmente pensam no espaço.Mas, embora as missões de desembarques e marte da lua possam capturar a imaginação competitiva, há uma corrida de tecnologia ainda maior, mas muito menos apreciada, em andamento: computação quântica.Isso tem grandes implicações de segurança nacional: um ataque cibernético alimentado pela computação quântica contra os Estados Unidos pode ser pior por ordens de magnitude do que um ataque convencional, levando a interrupções da rede de energia nacional ou trilhões de dólares em perdas para uma única instituição financeira.
Os computadores quânticos têm o potencial de quebrar a criptografia RSA, o protocolo subjacente a quase toda a codificação segura de informações bancárias de hoje, segredos militares sensíveis e acesso a grades de energia.Portanto, um ataque cibernético lançado com um computador quântico deixaria todos os sistemas dependentes da criptografia RSA hoje vulnerável, incluindo a criptografia AES-256 usada fortemente pelo U.S.militares.Para proteger a segurança nacional, os Estados Unidos precisam continuar fazendo protocolos de criptografia para a segurança quântica para se defender contra tais ataques.
Ao contrário dos computadores clássicos, onde as informações são codificadas em bits individuais que podem estar no estado '0' ou '1', os computadores quânticos codificam informações em misturas de '0' e '1' estados ou qubits.Controlar vários qubits para conversar um com o outro gera emaranhado, onde as informações agora são codificadas nas interações entre qubits.Isso aumenta o possível número de estados codificados exponencialmente, permitindo acelerações exponenciais em determinadas tarefas computacionais.
Decripitar informações confidenciais usando recursos computacionais atuais levaria milhares de anos, mas levaria menos de alguns dias em um computador quântico.Isso significa que um grande ataque cibernético pode ser viável nessas máquinas devido à sua capacidade de descriptografar facilmente a informação exponencialmente mais rápida do que seus colegas clássicos.
Como a inteligência artificial e as comunicações 5G, a sensação quântica, a computação e as comunicações são tecnologias emergentes que dominarão lentamente todos os aspectos de nossas vidas em um futuro próximo.
Os computadores quânticos têm um grande potencial para salvar vidas, quebrando problemas computacionais que, de outra forma, levariam a idade do universo a serem resolvidos, como o design eficiente de novos medicamentos e prevendo catalisadores mais eficientes para fertilizar.Mas, se usado nefariosamente por nossos adversários, novos tipos de ataques cibernéticos podem se tornar mais prevalentes e, finalmente, comprometer a segurança nacional.
A estratégia da China para a inovação quântica se concentra na parceria público-privada e centralizando a tecnologia como prioridade nacional.Sua iniciativa “Made in China 2025” aumentou o financiamento para empresas como Alibaba e Origin Quantum nesse domínio e subsidiou bilhões de dólares em investimentos anuais, incluindo o desenvolvimento de um centro quântico de US $ 1 bilhão em Hefei.
O compromisso da China em investir nessa tecnologia também se reflete em suas leis de propriedade intelectual.Em 2021, um relatório mostrou que a China entrou com um total de 3.000 patentes em tecnologia quântica, enquanto os Estados Unidos estão em 1.500, colocando -a em uma desvantagem competitiva.
Os Estados Unidos têm a oportunidade de se tornar um líder global em computação quântica, mas será preciso trabalho significativo para chegar lá.Atrair paralelos ao soviético-U.S.Corrida espacial, os Estados Unidos precisam aumentar as parcerias privadas-públicas, se concentrar no treinamento de uma força de trabalho quântica e centrar seus esforços em tornar isso uma prioridade nacional para ser competitiva com os principais players como a China.
Nos Estados Unidos, as parcerias público-privadas têm um longo registro de inovação acelerada no domínio espacial.O contrato da NASA com a SpaceX para lançar as naves dragão da tripulação permitiu ao governo alavancar os foguetes reutilizáveis desenvolvidos pela SpaceX e fornece incentivos adicionais para a SpaceX continuar perseguindo essa tecnologia.Os Estados Unidos claramente têm a infraestrutura para apoiar a inovação trabalhando diretamente com empresas privadas, e precisa fazer isso no domínio quântico.
A Lei Nacional de Iniciativa Quântica (NQI) aprovada pelo Congresso em 2018 foi criada para reforçar U.S.competitividade na ciência quântica e tecnologia.Um impulso importante desse ato foi promover um ecossistema animado, através da coordenação do governo com os atores corporativos através do Quantum Economic Development Consortium (QED-C), aceleradores e a criação de centros quânticos em laboratórios nacionais.Embora isso crie a sinergia necessária para iniciar discussões importantes sobre as prioridades da tecnologia, falta os investimentos significativos e sustentados necessários para traduzir descobertas científicas em tecnologias quânticas utilizáveis.
Assim como o governo chinês trabalha diretamente em projetos centralizados quânticos com empresas como Huawei e Laboratórios Acadêmicos, os Estados Unidos precisam usar seus sucessos em projetos corporativos financiados pelo governo na indústria espacial como modelo para o domínio quântico.Isso primeiro exigirá a expansão do orçamento do NQI dos atuais US $ 800 milhões para os bilhões de dólares atualmente sendo investidos pela China.
Em seguida, o U.S.O governo precisa alavancar suas parcerias existentes com a indústria através do QED-C para decidir sobre alocações específicas para projetos contratados.Por meio de projetos contratados, os Estados Unidos poderão assumir a liderança na orientação da direção da inovação quântica, alavancando a escalabilidade de fundições industriais, recursos de computação e tremendo talento.
Because of the long timescales of industrial R&D in quantum computing and communications, many companies in this arena have few sources of revenue in the near term.Projetos contratados pelo governo terão o benefício adicional de gerar receita precoce para incentivar essas empresas a permanecer no jogo a longo prazo.
Um obstáculo importante que os Estados Unidos enfrentam para se tornar o líder global em tecnologia quântica é sua escassez de talentos.A maioria dos cientistas e engenheiros quânticos da indústria nos Estados Unidos tem doutorado com treinamento extensivo em áreas de pesquisa estreitas, como a matéria condensada e a criptografia quântica.Embora sua experiência seja extremamente valiosa para orientar decisões de alto nível dentro de uma empresa-como o mapeamento de rodovias arquiteturas quânticas-muito do design de baixo nível desses sistemas se resume a fundamentos em engenharia elétrica clássica, ciência da computação e ciência dos materiais.
A China já está superando os Estados Unidos nessas áreas em todos os níveis de educação.No nível do ensino fundamental.No nível universitário, a China introduziu a ciência da informação quântica como especialista em estudantes universitários e expandiu o treinamento quântico de pós -graduação.
No nível profissional, a China introduziu uma Associação de Promoção de Integração de Educação do setor para equipar especialistas em campos que não são da Quantum com o plano de fundo mínimo para fazer um pivô de carreira.Embora os Estados Unidos adotas.
Como primeiro passo, as empresas podem treinar cientistas e engenheiros de 'Quantum Consciente' de disciplinas clássicas para ingressar na força de trabalho quântica.Por exemplo, os engenheiros de microondas são centrais para o setor de comunicações há mais de 80 anos.Mas a engenharia de microondas também é fundamental no desenvolvimento dos atuais computadores quânticos baseados em supercondutores usados pela IBM e Google.Isso oferece uma oportunidade única para os engenheiros clássicos de microondas traduzirem suas habilidades para inovar no domínio quântico, com uma barreira baixa à entrada.
O Congresso precisa fazer mais para fornecer os recursos para promover esse tipo de pivô de carreira.O NQI deve aumentar os esforços de divulgação para as grandes comunidades de ciências e engenharia para aumentar a conscientização das oportunidades disponíveis na indústria quântica e fornecer oficinas suplementares e aulas on -line para apoiar os profissionais de carreira no final da carreira na realização da transição quântica.
Os Estados Unidos têm a oportunidade de alcançar um novo momento de Sputnik.Os custos potenciais para a segurança e a competitividade econômica de permanecer à margem excedem em muito os investimentos que os Estados Unidos precisam fazer para alcançar seu objetivo.Os Estados Unidos devem urgentemente tornar a inovação em tecnologia quântica uma prioridade nacional e alavancar os recursos expansivos e o pool de talentos que ele já tem à sua disposição.
