Kvantové vesmírne preteky sú tu

Európa sa vo veľkom púšťa do preteku o zavedenie kvantovej technológie do vesmíru s najmenej tromi verejno-súkromnými podnikmi na vypustenie kvantového komunikačného satelitu. Trend na druhej strane Atlantiku vyvoláva očividnú otázku: kde sú Spojené štáty v tejto rase, ktorej dominujú Číňania, odkedy v roku 2016 vyslali prvý kvantový satelit. Odpoveď má strategické aj technologické dôsledky.

Kvantový satelit využíva fotóny, ktoré sú neoddeliteľne spojené alebo „zapletené“ kvantovou fyzikou, na komunikáciu s pozemnou stanicou. Kvantovo prepletené spojenie umožňuje teleportáciu informácií rýchlosťou svetla, ale tiež znamená, že akýkoľvek pokus o zachytenie signálu okamžite preruší spojenie, čo znemožňuje hacking. Kvantové komunikačné satelity sa stanú centrami nielen budúceho kvantového internetu, ale aj centrami pre siete odolné voči hackerom na prenos utajovaných údajov a komunikácie – nehovoriac o architektúre príkazov a riadenia, ktorá bude neoddeliteľnou súčasťou dominancie vesmírnej domény.

Minulý mesiac Európska vesmírna agentúra oznámila, plán pre konzorcium 20 spoločností na vypustenie kvantového satelitu v roku 2024. Satelit bude využívať technológiu kvantovej distribúcie kľúčov (QKD). tj výmena šifrovacích kľúčov známych iba medzi zdieľanými stranami. pre európske kvantovo bezpečné komunikačné siete. Satelit bude lietať na nízkej obežnej dráhe Zeme (LEOLEO
) a bude napojená na operačné stredisko so sídlom v Luxemburgu.

Vo februári tiež singapurská letecká spoločnosť SpeQtral oznámila, vypustí svoj prvý satelit QKD, SpeQtral-1, v roku 2024 s pomocou singapurského úradu pre vesmírne technológie a priemysel a francúzskej leteckej spoločnosti Thales. Spoločnosť Virgin Orbit, ktorá v tomto ohľade nečakala na prekonanie, uzavrela partnerstvo s britskou spoločnosťou Arqit Quantum nie menej ako päť štartov satelitov LEO QKD, počnúc rokom 2023. Zaujímavé je, že tieto štarty by slúžili potenciálnym vládnym zákazníkom s „Federovaným kvantovým systémom“ Arqit, ktorý je v súčasnosti dostupný len pre obranné oddelenia krajín Five Eyes.

QKD je osvedčená technológia: spoločnosti ako IDQuantique vo Švajčiarsku a QLabs v Austrálii už roky poskytujú zákazníkom kvantové šifrovanie (úplné zverejnenie: obe sú zakladajúcimi členmi iniciatívy Quantum Alliance Initiative Hudson Institute). Nasadenie tejto technológie vo vesmíre je zložitejšie a všetky tieto satelitné projekty budú experimenty – aspoň spočiatku. Bola to však Čína, ktorá v roku 2016 vypustila prvý kvantový satelit nazvaný Micius a o rok neskôr ho použila na zistenie, ako dosiahnuť diaľkovú QKD komunikáciu medzi pozemnými stanicami vzdialenými od seba viac ako 1200 km. V júli Čína vyslala druhý satelit s kvantovým šifrovaním, ktorý má údajne jednu šestinu hmotnosti jeho predchodcu z roku 2016.

Okrem toho podľa Science Daily, v auguste čínske vesmírne laboratórium Tiangong-2 na obežnej dráhe odoslalo kvantové šifrovacie kľúče štyrom pozemným staniciam – rovnakým pozemným staniciam, ktoré sú schopné prijímať kvantové kľúče z obežnej družice Micius, ktorá využíva vesmírnu stanicu ako opakovač.

Toto všetko sú kroky k vytvoreniu konštelácie satelitov kompatibilných s kvantovým šifrovaním na rôznych obežných dráhach, ktoré sprostredkujú komunikáciu na veľké vzdialenosti, ktorá je nenapadnuteľná a nepriehľadná pre tých, ktorí nemajú prístup ku kvantovému kľúču.

Tak kde sú v tom všetkom USA? Je zvláštne, že aj keď vôbec prvá sieť QKD bola vytvorená Agentúrou pre pokročilé obranné výskumné projekty v roku 2003, naša vláda a najmä naša Národná bezpečnostná agentúra boli do značnej miery zvedavé na možnosti komunikácie založenej na prepletení a QKD, pričom naznačili čínsky záujem v technológii bola strata času a peňazí. Nedávno výskumné laboratórium letectva financovala výskum o používaní dronov pre kvantovo prepojené siete, ale tí, ktorí dohliadajú na tieto snahy, nevidia, ako používanie kvantovej technológie, ktorá funguje len vtedy, keď sú satelit a pozemná stanica v dokonalom súlade, znamená veľké zlepšenie súčasných systémov.

Hoci US CHIPSHIPS
a vedecký zákon z roku 2022, ktorý v auguste podpísal prezident Biden, prideľuje viac ako 153 miliónov dolárov ročne v prípade kvantových počítačov a sietí nie je pravdepodobné, že by to podporilo ďalšiu prácu na systémoch založených na QKD na oblohe.

Tento postoj sa však možno bude musieť zmeniť, ak Číňania a Európania dokážu ukázať, ako vytvoriť skutočnú sieť založenú na QKD pomocou viacerých satelitov pripojených k viacerým pozemným staniciam – sieť mimo dosahu aj toho najsofistikovanejšieho hackera.

Po zvážení všetkých vecí, ak sa USA chystajú vstúpiť do pretekov kvantových satelitov, je nepravdepodobné, že tak urobia samé. Namiesto toho tí, ktorí by chceli vidieť Ameriku využiť túto vznikajúcu technologickú zhodu, budú musieť povzbudiť zahraničného partnera, aby zintenzívnil a ponúkol pomoc motivovať našich vedcov, inžinierov a nakoniec aj vládu, aby urobili tento ďalší veľký kvantový skok, tentoraz. do sféry vesmíru.