Квантова космічна гонка тут

Європа активно бере участь у гонці за впровадження квантових технологій у космос, маючи не менше трьох державно-приватних підприємств із запуску супутника квантового зв’язку. Тенденція по інший бік Атлантики викликає очевидне запитання: де Сполучені Штати в цій гонці, в якій домінують китайці, відколи вони відправили перший квантовий супутник у 2016 році. Відповідь має як стратегічні, так і технологічні наслідки.

Для зв’язку з наземною станцією квантовий супутник використовує фотони, які нерозривно пов’язані або «заплутані» квантовою фізикою. Квантово-заплутаний канал дозволяє телепортувати інформацію зі швидкістю світла, але також означає, що будь-яка спроба перехопити сигнал негайно розриває канал, унеможливлюючи злом. Супутники квантового зв’язку стануть центрами не тільки майбутнього квантового Інтернету, але й центрами для захищених від злому мереж для передачі секретних даних і комунікацій — не кажучи вже про архітектуру командування та управління, яка стане невід’ємною частиною домінування космічної сфери.

Минулого місяця Європейське космічне агентство оголошений план для консорціуму з 20 компаній щодо запуску квантового супутника в 2024 році. Супутник використовуватиме технологію квантового розподілу ключів (QKD). тобто обмін ключами шифрування, відомими лише між спільними сторонами. для європейських квантово-захищених комунікаційних мереж. Супутник літатиме на низькій навколоземній орбіті (LEOLEO
) і буде підключено до операційного центру в Люксембурзі.

Ще в лютому сінгапурська аерокосмічна компанія SpeQtral також оголошений він запустить свій перший супутник QKD, SpeQtral-1, у 2024 році за допомогою Управління космічних технологій і промисловості Сінгапуру та французької аерокосмічної компанії Thales. Не чекаючи, щоб її перевершили в цьому відношенні, Virgin Orbit співпрацює з британською компанією Arqit Quantum для не менше п'яти запусків супутників LEO QKD, починаючи з 2023 року. Цікаво, що ці запуски обслуговуватимуть потенційних державних клієнтів за допомогою «Федеративної квантової системи» Arqit, яка наразі доступна лише міністерствам оборони країн «П’яти очей».

QKD є перевіреною технологією: такі компанії, як IDQuantique у Швейцарії та QLabs в Австралії, роками надають клієнтам квантове шифрування (повне розкриття інформації: обидві є статутними членами Ініціативи квантового альянсу Інституту Хадсона). Розгорнути цю технологію в космосі складніше, і всі ці супутникові проекти будуть експериментальними — принаймні спочатку. Але саме Китай у 2016 році запустив перший квантовий супутник під назвою Micius, а через рік використав його, щоб визначити, як досягти далекого QKD-зв’язку між наземними станціями, розташованими на відстані понад 1200 км одна від одної. У липні Китай відправив другий супутник із квантовим шифруванням, який, як повідомляється, становить одну шосту масу свого попередника 2016 року.

Крім того, згідно з Science DailyУ серпні китайська орбітальна космічна лабораторія Tiangong-2 передала ключі квантового шифрування на чотири наземні станції — ті самі наземні станції, які можуть отримувати квантові ключі від орбітального супутника Micius, який використовує космічну станцію як ретранслятор.

Усе це — кроки до створення сузір’я супутників, сумісних із квантовим шифруванням, на різних орбітах, які передають зв’язок на великі відстані, який неможливо зламати та непрозорий для тих, хто не знайомий із квантовим ключем.

Тож де США у всьому цьому? Дивно, але незважаючи на те, що перша в історії мережа QKD була створена Агентством передових оборонних дослідницьких проектів у 2003 році, наш уряд, і особливо наше Агентство національної безпеки, в основному не цікавилися можливостями зв’язку на основі заплутаності та QKD, водночас припускаючи інтерес Китаю у технології було марною тратою часу та грошей. Нещодавно дослідницька лабораторія ВПС ім профінансував дослідження щодо використання безпілотників для квантово-заплутаних мереж, але ті, хто контролює ці зусилля, не бачать, як використання квантової технології, яка працює лише тоді, коли супутник і наземна станція ідеально узгоджені, знаменує значне покращення поточних систем.

Хоча ФІШКИ СШАHIPS
і Закон про науку 2022 року, підписаний президентом Байденом у серпні, виділяє понад 153 мільйони доларів на рік для квантових обчислень і мереж це навряд чи заохотить більше працювати над системами на основі QKD в небі.

Проте це ставлення, можливо, доведеться змінити, якщо китайці та європейці зможуть продемонструвати, як створити справжню мережу на основі QKD за допомогою кількох супутників, підключених до кількох наземних станцій — мережі, недоступної навіть для найдосвідченішого хакера.

З огляду на все, якщо США збираються вступити в гонку квантових супутників, вони навряд чи зроблять це самостійно. Натомість тим, хто хоче побачити, як Америка скористається перевагами цієї нової технологічної конкуренції, потрібно буде заохотити іноземного партнера активізуватися та запропонувати допомогу мотивувати наших вчених, інженерів і, зрештою, уряд зробити наступний великий кількісний стрибок, цього разу. в царство космосу.