Kompanije kao što su Vector Atomic i Infleqtion pomažu vojsci da iskoristi kvantne tehnologije za razvoj podzemnih senzora, sigurnih komunikacija i alternativa GPS-u.
By Jeremy Bogaisky
Ifšpijunski balon koji pluta visoko iznad SAD-a je primjer tehnološkog rata iz 19. vijeka, razmišljajte o kvantu kao o bliskoj budućnosti.
Pentagon godinama traži nove načine da koristi kvantnu fiziku za vođenje rata, bilo da razvija moćnije kompjutere, podržava GPS, jača sigurnost komunikacija ili stvara sredstva za nadzor koja bi mogla bolje otkriti potopljene podmornice i podzemne bunkere. Postoji hitnost: Kina takođe mnogo ulaže u unapređenje ovih sposobnosti.
Uzmimo GPS, na primjer. U slučaju oružanog sukoba između SAD-a i Kine, jedna od prvih stvari koje bi obje strane ciljale bio bi globalni sistem pozicioniranja druge zemlje. Zamislite haos na zemlji i zbrku na nebu bez toga.
Istraživači razvijaju kvantno poboljšane navigacijske sisteme koji bi omogućili brodovima i avionima da ostanu na kursu u slučaju nestanka GPS-a, kao i preciznije navođenje projektila do svojih ciljeva. Dio toga uključuje stvaranje preciznijih atomskih satova, budući da je GPS u srcu sistem za mjerenje vremena - izračunavanje razlike u vremenu između satelita i prijemnika na zemlji. Tehnologija će biti gotova u roku od pet godina, rekao je Michael Hayduk, zamjenik direktora Laboratorije za istraživanje zračnih snaga.
„Ovo će promijeniti svijet na prilično izvanredne načine, i ne morate čekati predugo na to“, rekao je William Clark, fizičar i potpredsjednik u Infleqtionu, startupu koji je jedan od lidera u ovoj oblasti. Forbes.
SPREMAN ILI NE
Procjena Ministarstva odbrane o spremnosti i očekivanom vojnom uticaju niza kvantnih tehnologija.
U svojoj tehnološkoj utrci s Kinom, Pentagon je povećao potrošnju na istraživanje i razvoj u mnogim oblastima, uključujući kvantne nauke. Vladine agencije imale su 918 miliona dolara da potroše na kvantno istraživanje i razvoj u fiskalnoj 2022., u odnosu na 449 miliona dolara u 2019., a među glavnim finansijerima su bili Laboratorija za istraživanje vazduhoplovstva, Agencija za napredna istraživanja u oblasti odbrane i Kancelarija za pomorska istraživanja. Njihovi doprinosi su dopunjeni sve većim iznosima rizičnog kapitala. Američki kvantni startupi prikupili su 870 miliona dolara finansiranja u 2022., prema Pitchbooku, skoro duplo u odnosu na 2020.
Najveći fokus je bio na razvoju kvantnih računara. Dok se klasično računarstvo zasniva na "bitovima" koji su ili jedan ili nula, kvantno računarstvo koristi subatomske čestice kao "kubitove". Zbog kvantnog fenomena superpozicije, kubiti mogu biti jedan i nula u isto vrijeme, ili proporcije između, što bi im moglo omogućiti da se koriste za brzo rješavanje složenih problema koji su izvan dosega trenutnih mašina.
Korisni kvantni kompjuteri mogu biti udaljeni deceniju ili više, ali neka od temeljnih istraživanja kontrole pojedinačnih atoma i fotona su na korak od upotrebe za izradu preciznijih senzora, uključujući one koji prate kretanje, poput akcelerometara i žiroskopa, kao što su kao i uređaji koji detektuju male promjene u sili gravitacije i magnetnih polja.
KVANTNI SKOK
Vojska razmatra niz aplikacija za kvantnu tehnologiju.
Izveštaji za 2017 Kinesko otkriće u kvantnoj magnetometriji izazvalo je spekulacije da bi ona mogla biti u stanju da postavi vazdušnu mrežu uređaja za otkrivanje podvodnih podmornica udaljenih miljama. Mnogi stručnjaci su skeptični, ali dugoročno se očekuje da će kvantni gravimetri i magnetometri moći preciznije mapirati podzemne karakteristike kao što su nalazišta nafte i minerala, podzemne vode, bunkeri i tuneli.
kriptografija
Pretnja proboja Kine u kvantnom računarstvu već ima uticaja na sajber bezbednost. Insajderi iz nacionalne sigurnosti kažu da jesu Kina i druge neprijateljske zemlje prikupljanje šifriranih komunikacija i druge osjetljive podatke iz SAD-a i pohranjuju ih do dana kada kvantni kompjuteri budu dovoljno moćni da razbiju svoju enkripciju.
Prošle godine, Bidenova administracija i Kongres poduzeli su korake da potaknu vladine agencije da pređu na nove "post-kvantne" kriptografske metode za koje se vjeruje da su neosvojive za kvantne kompjutere.
Kina uzima drugačiji i skuplji pristup opasnosti od pucanja kvantnog koda. Zemlja je razvila mreže od hiljada milja optičkih kablova koji povezuju velike gradove koji distribuiraju nasumične kvantne ključeve putem fotona kako bi osigurali komunikaciju. Zbog prirode kvantne mehanike, vjeruje se da bi svaki pokušaj prisluškivanja takve mreže izmijenio fotone, upozoravajući korisnike. Kina je također prva zemlja koja je demonstrirala distribuciju kvantnog ključa putem satelita.
Zahvaljujući snazi tih napora, Kina se povukla ispred SAD u kvantnim komunikacijama, a RAND studija zaključeno prošle godine. Sjedinjene Američke Države vode u kvantnom računarstvu, dok je nejasno da li bilo koji od njih ima prednost u senzorima, napisali su istraživači RAND-a.
Vrijeme i navigacija
Trenutna generacija satelitskog GPS-a može procijeniti lokacije samo do tri metra. Kvantna fizika bi omogućila veću preciznost.
U laboratorijama, naučnici su razvili preciznije atomske satove veličine sobe zasnovane na optičkim laserima koji bi izgubili sekundu nakon milijardi godina. Vector Atomic je među nekolicinom kompanija koje rade na razvoju manjih, robusnijih satova za svakodnevnu upotrebu na terenu, menjajući vrhunske performanse laboratorijskih otkrića za pouzdanost i praktičnost.
Prošlog ljeta na multinacionalnim pomorskim vježbama Rim of the Pacific (RIMPAC), startup sa sjedištem u Kaliforniji rekao je da je demonstrirao brodske optičke satove u relativno kompaktnom pakovanju od 40 litara koji je odstupio od preciznosti za 10 triliontinih dijelova sekunde nakon otprilike sat vremena. Trenutni satelitski GPS satovi se toliko pomjeraju nakon 20 sekundi.
Takva vrsta poboljšanja bi mogla imati brojne prednosti. GPS bi ostao tačan sa rjeđim ažuriranjima satelitskih satova sa zemlje. Uparen sa satelitima u niskoj orbiti, koji bi približili GPS signale, preciznije mjerenje vremena bi poboljšalo preciznost do nekoliko centimetara. To bi, na primjer, značilo da GPS može zadržati vozila bez vozača u svojim trakama.
Bolji tajming bi takođe omogućio efikasnije korišćenje mobilnih i drugih bežičnih mreža, pakovanje više korisnika u spektar koji se trenutno smatra veoma zagušenim.
Prijenosni atomski satovi mogu se postaviti na avione ili kopnena vozila. To bi omogućilo američkim snagama da podignu privremene lokalne GPS mreže oko bojnih polja sa komunikacijskim signalima koji bi bili prejaki da bi ih poremetili, dok bi SAD ometale neprijateljske svemirske navigacijske sisteme, rekao je izvršni direktor Vector Atomic Jamil Abo-Shaeer, koji je upravljao kvantnim programima u DARPA-i od 2010. do 2014. godine.
Kompanija, koja nije uzela rizično finansiranje dok je skupljala preko 50 miliona dolara vladinih ugovora o istraživanju, radi na projektima s mornaricom i DARPA-om kako bi smanjila svoje satove kako bi bili manji od ručne prtljage.
Takođe na RIMPAC-u, Vector Atomic je demonstrirao kompaktni kvantni gravimetar uparen sa standardnim inercijalnim navigacionim sistemom koji obećava da će pomorskim brodovima omogućiti navigaciju bez GPS-a. Uređaj mjeri male promjene u lokalnoj jačini gravitacije zbog varijacija u podvodnom terenu. Upoređujući mjerenja s gravitacijskom mapom, uređaj je uspio ispraviti zanošenje u inercijskom navigacijskom sistemu broda kako bi precizno fiksirao lokaciju plovila tokom tri sedmice korištenja, rekao je Abo-Shaeer.
Kompanija vjeruje da će za dvije do tri godine moći početi komercijalizirati energetski efikasnu verziju dovoljno malu da stane u prtljažnik automobila.
Nekoliko drugih kompanija radi na kvantnim inercijalnim senzorima, uključujući Q-CTRL sa sjedištem u Australiji, koja sredinom 2023. planira terensku demonstraciju kvantnog navigacijskog sistema s partnerom Advanced Navigation. Infleqtion sa sjedištem u Koloradu dio je britanskog projekta za razvoj kvantnog sistema pozicioniranja za pojedinačna vozila. Kvantni žiroskop koji kompanija gradi za ovu inicijativu biće testiran na letu 2024.
Communications
Uz finansiranje DARPA-e, Infleqtion, koji je prošle godine promijenio ime iz ColdQuanta, također razvija kvantne radio prijemnike koji će zamijeniti satelitske antene. Mogu se podesiti na frekvencije u cijelom spektru, od HF i UHF opsega koje koriste vojne taktičke radio stanice do K-opsega koji koristi SpaceX-ova satelitska širokopojasna mreža Starlink. Tehnologija će omogućiti da jedan uređaj zamijeni ono što danas radi deset različitih prijemnika, rekao je Clark.
Do 2025. godine kompanija planira demonstrirati džepni šestopojasni prijemnik sa laserima i pozadinskom elektronikom smanjenom na veličinu male kutije za cipele.
Dalje, Clark je rekao da bi se slična tehnologija mogla koristiti za kreiranje podesivog višepojasnog predajnika. „To bi bio Sveti gral“, rekao je Forbes. “To bi bilo kao vaš komunikator za Star Trek, pun prijenos i prijem u malom uređaju.”
konkurencija
Dok je Sovjetski Savez proizveo neke od najvećih teoretskih fizičara 20. stoljeća, nema mnogo znakova da Rusija danas razvija značajne kvantne tehnologije, rekao je istraživač RAND-a Edward Parker Forbes.
Kineski rad u kvantnoj tehnologiji koncentrisan je u velikim nacionalnim laboratorijama. To bi ga moglo staviti u nepovoljan položaj u komercijalizaciji kvantnih senzora u poređenju sa SAD, sa nizom privatnih kompanija, rekao je Parker.
„Pravi napredak u kvantnom senzoru koji sada treba postići nije nužno laboratorijski ili akademski rad, već u tome da se ono može primijeniti na terenu“, rekao je Parker. „Nije mi jasno da li imaju infrastrukturu privatnog sektora za obavljanje te vrste sitnih poslova.”
VIŠE OD FORBESA
Izvor: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- spriječiti-kinu-u-kvantnom-tehnološkom-ratu/