Kvantna svemirska trka je ovdje

Evropa ulazi u trku da stavi kvantnu tehnologiju u svemir na veliki način, sa ne manje od tri javno-privatna poduhvata za lansiranje kvantnog komunikacijskog satelita. Trend s druge strane Atlantika nameće očito pitanje: gdje su Sjedinjene Američke Države u ovoj utrci u kojoj su Kinezi dominirali otkako su poslali prvi kvantni satelit 2016. Odgovor ima strateške, ali i tehnološke implikacije.

Kvantni satelit koristi fotone koji su neraskidivo povezani ili "zapleteni" kvantnom fizikom, za komunikaciju sa zemaljskom stanicom. Kvantno isprepletena veza omogućava teleportaciju informacija brzinom svjetlosti, ali također znači da svaki pokušaj presretanja signala odmah prekida vezu, čineći hakovanje nemogućim. Kvantni komunikacijski sateliti postat će čvorišta ne samo budućeg kvantnog interneta, već i čvorišta mreža otpornih na hakovanje za prijenos povjerljivih podataka i komunikacija – da ne spominjemo arhitekturu komande i kontrole koja će biti sastavni dio dominacije svemirskim domenom.

Prošlog mjeseca Evropska svemirska agencija objavio plan da konzorcij od 20 kompanija lansira kvantni satelit 2024. Satelit će koristiti tehnologiju kvantne distribucije ključa (QKD). tj. razmjena ključeva za šifriranje poznatih samo između zajedničkih strana. za evropske kvantno sigurne komunikacijske mreže. Satelit će letjeti u niskoj zemljinoj orbiti (LEOLEO
) i biće povezan sa operativnim centrom sa sedištem u Luksemburgu.

Još u februaru je i avio kompanija SpeQtral sa sjedištem u Singapuru objavio lansirat će svoj prvi QKD satelit, SpeQtral-1, 2024. godine uz pomoć Singapurskog Ureda za svemirsku tehnologiju i industriju i francuske zrakoplovne kompanije Thales. Ne čekajući da bude nadmašen u ovom pogledu, Virgin Orbit se udružio sa britanskom kompanijom Arqit Quantum za ne manje od pet lansiranja LEO QKD satelita, počevši od 2023. Zanimljivo je da bi ova lansiranja služila potencijalnim vladinim kupcima sa Arqitovim „Federativnim kvantnim sistemom“, koji je trenutno dostupan samo odeljenjima za odbranu nacija Five Eyes.

QKD je dokazana tehnologija: kompanije kao što su IDQuantique u Švajcarskoj i QLabs u Australiji već godinama obezbeđuju kvantnu enkripciju za klijente (potpuno otkrivanje: obe su čarter članovi Inicijative Quantum Alliance Instituta Hudson). Uvođenje te tehnologije u svemir je teže, a svi ovi satelitski projekti bit će eksperimenti — barem u početku. Ali Kina je lansirala prvi kvantni satelit 2016. godine, nazvan Micius, a godinu dana kasnije ga je iskoristila da ustanovi kako postići QKD komunikaciju na daljinu između zemaljskih stanica udaljenih više od 1200 km. Kina je u julu poslala drugi satelit za kvantno šifrovanje, koji je navodno jedna šestina mase njenog prethodnika iz 2016.

Pored toga, prema Science Daily, u avgustu je kineska svemirska laboratorija Tiangong-2 u orbiti prenijela ključeve kvantne enkripcije na četiri zemaljske stanice — iste zemaljske stanice koje su mogle primiti kvantne ključeve sa satelita Micius u orbiti, koji koristi svemirsku stanicu kao repetitor.

Sve su to koraci ka stvaranju konstelacije satelita kompatibilnih s kvantnom enkripcijom u nizu orbita, prenoseći komunikaciju na daljinu koja je neprobojna i neprozirna za one koji nisu upoznati s kvantnim ključem.

Pa gdje su SAD u svemu ovome? Čudno, iako je prvu ikada QKD mrežu stvorila Agencija za napredne istraživačke projekte odbrane 2003. godine, naša vlada, a posebno naša Agencija za nacionalnu sigurnost, bili su u velikoj mjeri znatiželjni o mogućnostima komunikacije zasnovane na zapletu i QKD-u, sugerirajući pritom kineski interes u tehnologiji je bilo gubljenje vremena i novca. Nedavno je laboratorija za istraživanje vazduhoplovstva je finansirao istraživanje o korištenju bespilotnih letjelica za kvantno zapletene mreže, ali oni koji nadgledaju ove napore ne vide kako korištenje kvantne tehnologije koja radi samo kada su satelit i zemaljska stanica savršeno usklađeni, označava mnogo poboljšanja u postojećim sistemima.

Iako SAD ČIPSHIPS
i Zakon o nauci iz 2022., koji je potpisao predsjednik Biden u avgustu, izdvaja više od 153 miliona dolara godišnje za kvantno računarstvo i mreže, nije vjerovatno da će podstaći više rada na QKD baziranim sistemima na nebu.

Taj stav će se možda morati promijeniti, međutim, ako Kinezi i Evropljani budu u stanju da pokažu kako stvoriti pravu mrežu zasnovanu na QKD koristeći više satelita povezanih na više zemaljskih stanica – mrežu izvan dosega čak i najsofisticiranijeg hakera.

Uzimajući sve u obzir, ako će SAD ući u trku kvantnih satelita, malo je vjerovatno da će to učiniti same. Umjesto toga, oni koji bi željeli vidjeti da Amerika koristi prednosti ovog novog tehnološkog spoja morat će ohrabriti stranog partnera da se pojača i ponudi da pomogne motivirati naše naučnike, inženjere i na kraju vladu da preduzmu sljedeći veliki kvantni skok, ovog puta u carstvo svemira.