Квантовата космическа надпревара е тук

Европа се включва в надпреварата да постави квантовата технология в космоса по голям начин, с не по-малко от три публично-частни предприятия за изстрелване на квантов комуникационен сателит. Тенденцията от другата страна на Атлантика повдига очевидния въпрос: къде са Съединените щати в тази надпревара, в която китайците доминират, откакто изпратиха първия квантов сателит през 2016 г. Отговорът има както стратегически, така и технологични последици.

Квантовият сателит използва фотони, които са неразривно свързани или „заплетени“ от квантовата физика, за да комуникират с наземна станция. Квантово-заплетената връзка позволява телепортиране на информация със скоростта на светлината, но също така означава, че всеки опит за прихващане на сигнала незабавно прекъсва връзката, което прави хакването невъзможно. Квантовите комуникационни сателити ще станат центрове не само на бъдещ квантов интернет, но и центрове за защитени от хакове мрежи за пренос на класифицирани данни и комуникации - да не говорим за командно-контролна архитектура, която ще бъде неразделна част от господството на космическия домейн.

Миналия месец Европейската космическа агенция оповестен план за консорциум от 20 компании за изстрелване на квантов сателит през 2024 г. Сателитът ще използва технологията за квантово разпределение на ключове (QKD). т.е. обмен на ключове за криптиране, известни само между споделени страни. за европейски квантово защитени комуникационни мрежи. Сателитът ще лети в ниска земна орбита (LEOLEO
) и ще бъде свързан с оперативен център, базиран в Люксембург.

Още през февруари базираната в Сингапур аерокосмическа компания SpeQtral също оповестен той ще изстреля първия си QKD сателит, SpeQtral-1, през 2024 г. с помощта на Службата за космически технологии и индустрия на Сингапур и френската космическа компания Thales. Без да чака да бъде надминат в това отношение, Virgin Orbit си партнира с британската компания Arqit Quantum за не по-малко от пет изстрелвания сателити LEO QKD, започвайки през 2023 г. Интересното е, че тези изстрелвания ще обслужват потенциални правителствени клиенти с „Федерираната квантова система“ на Arqit, която в момента е достъпна само за отделите на отбраната на нациите с Петте очи.

QKD е доказана технология: компании като IDQuantique в Швейцария и QLabs в Австралия предоставят квантово криптиране за клиенти от години (пълно разкриване: и двете са чартерни членове на инициативата за квантов съюз на Hudson Institute). Внедряването на тази технология в космоса е по-трудно и всички тези сателитни проекти ще бъдат експерименти - поне в началото. Но Китай изстреля първия квантов сателит през 2016 г., наречен Micius, и година по-късно го използва, за да установи как да постигне QKD комуникация на дълги разстояния между наземни станции, разположени на повече от 1200 км една от друга. През юли Китай изпрати втори спътник за квантово криптиране, който според съобщенията е една шеста от масата на своя предшественик от 2016 г.

В допълнение, според Science Daily, през август китайската орбитална космическа лаборатория Tiangong-2 предаде ключове за квантово криптиране на четири наземни станции – същите наземни станции, способни да приемат квантови ключове от орбиталния сателит Micius, който използва космическата станция като повторител.

Всичко това са стъпки към създаване на съзвездие от сателити, съвместими с квантово криптиране в редица орбити, предаващи комуникации на дълги разстояния, които не могат да се хакнат и са непрозрачни за тези, които не са запознати с квантовия ключ.

И така, къде са САЩ във всичко това? Странно, въпреки че първата по рода си QKD мрежа беше създадена от Агенцията за напреднали изследователски проекти на отбраната през 2003 г., нашето правителство и особено нашата Агенция за национална сигурност бяха до голяма степен нелюбопитни относно възможностите за комуникация, базирана на заплитане и QKD, като същевременно предполагаха китайския интерес в технологията е загуба на време и пари. Наскоро изследователската лаборатория на ВВС е финансирал изследвания относно използването на дронове за квантово-заплетени мрежи, но тези, които наблюдават тези усилия, не виждат как използването на квантова технология, която работи само когато сателитът и наземната станция са в перфектно съответствие, бележи голямо подобрение на настоящите системи.

Въпреки че американските ЧИПОВЕHIPS
и Закон за науката от 2022 г., подписан от президента Байдън през август, отделя повече от 153 милиона долара годишно за квантовите изчисления и мрежи, няма вероятност да насърчи повече работа към базирани на QKD системи в небето.

Това отношение обаче може да се промени, ако китайците и европейците успеят да демонстрират как да създадат истинска базирана на QKD мрежа, използвайки множество сателити, свързани с множество наземни станции - мрежа извън обсега дори на най-изтънчения хакер.

Като се имат предвид всички неща, ако САЩ възнамеряват да влязат в надпреварата за квантови сателити, е малко вероятно да го направят сами. Вместо това тези, които биха искали да видят как Америка се възползва от това възникващо технологично съпоставяне, ще трябва да насърчат чуждестранен партньор да се засили и да предложи да помогне за мотивирането на нашите учени, инженери и евентуално правителството да направят този следващ голям квантов скок, този път в царството на космоса.