Kvantna vesoljska tekma je tukaj

Evropa se močno podaja v tekmo za uvedbo kvantne tehnologije v vesolje, z nič manj kot tremi javno-zasebnimi podvigi za izstrelitev kvantnega komunikacijskega satelita. Trend na drugi strani Atlantika postavlja očitno vprašanje: kje so Združene države v tej tekmi, v kateri Kitajci prevladujejo, odkar so leta 2016 poslali prvi kvantni satelit. Odgovor ima tako strateške kot tehnološke posledice.

Kvantni satelit za komunikacijo z zemeljsko postajo uporablja fotone, ki so neločljivo povezani ali "zapleteni" s kvantno fiziko. Kvantno zapletena povezava omogoča teleportacijo informacij s svetlobno hitrostjo, pomeni pa tudi, da vsak poskus prestrezanja signala takoj prekine povezavo, kar onemogoči vdiranje. Kvantni komunikacijski sateliti bodo postali vozlišča ne le prihodnjega kvantnega interneta, temveč tudi vozlišča za omrežja, odporna proti vdorom, za prenos zaupnih podatkov in komunikacij – da ne omenjamo arhitekture ukazov in nadzora, ki bo sestavni del prevlade vesoljske domene.

Prejšnji mesec Evropska vesoljska agencija razglasitve načrt za konzorcij 20 podjetij za izstrelitev kvantnega satelita leta 2024. Satelit bo uporabljal tehnologijo kvantne distribucije ključev (QKD). tj. izmenjava šifrirnih ključev, ki so znani samo med skupnimi strankami. za evropska kvantno varna komunikacijska omrežja. Satelit bo letel v nizki zemeljski orbiti (LEOLEO
) in bo povezan z operativnim centrom v Luksemburgu.

Februarja tudi singapursko vesoljsko podjetje SpeQtral razglasitve svoj prvi satelit QKD SpeQtral-1 bo izstrelil leta 2024 s pomočjo singapurskega urada za vesoljsko tehnologijo in industrijo ter francoskega vesoljskega podjetja Thales. Virgin Orbit ni čakal, da bi bil v tem pogledu presežen, zato je sodeloval z britanskim podjetjem Arqit Quantum za nič manj kot pet izstrelitev satelitov LEO QKD, z začetkom leta 2023. Zanimivo je, da bi te izstrelitve služile potencialnim vladnim strankam z Arqitovim »zveznim kvantnim sistemom«, ki je trenutno na voljo le obrambnim ministrstvom držav petih oči.

QKD je preizkušena tehnologija: podjetja, kot sta IDQuantique v Švici in QLabs v Avstraliji, strankam že leta zagotavljajo kvantno šifriranje (popolno razkritje: oba sta čarterska člana pobude Quantum Alliance Inštituta Hudson). Uvajanje te tehnologije v vesolje je težje in vsi ti satelitski projekti bodo poskusi - vsaj na začetku. Toda Kitajska je bila tista, ki je leta 2016 izstrelila prvi kvantni satelit, imenovan Micius, in ga leto kasneje uporabila za ugotavljanje, kako doseči komunikacijo QKD na dolge razdalje med zemeljskimi postajami, ki so med seboj oddaljene več kot 1200 km. Julija je Kitajska poslala drugi satelit s kvantnim šifriranjem, ki naj bi bil šestino lažji od svojega predhodnika iz leta 2016.

Poleg tega po besedah Science Dailyavgusta je kitajski vesoljski laboratorij Tiangong-2 v orbiti poslal ključe kvantnega šifriranja štirim zemeljskim postajam – iste zemeljske postaje, ki lahko sprejmejo kvantne ključe od satelita Micius v orbiti, ki vesoljsko postajo uporablja kot repetitor.

Vse to so koraki v smeri ustvarjanja konstelacije satelitov, združljivih s kvantnim šifriranjem, v različnih orbitah, ki prenašajo komunikacije na dolge razdalje, ki jih ni mogoče vdreti in so neprozorne za tiste, ki niso seznanjeni s kvantnim ključem.

Kje so torej ZDA v vsem tem? Nenavadno je, da čeprav je prvo omrežje QKD ustvarila Agencija za napredne obrambne raziskovalne projekte leta 2003, sta bila naša vlada in še posebej naša Agencija za nacionalno varnost večinoma nezavedne glede možnosti komunikacije na podlagi prepletenosti in QKD, medtem ko je nakazovala kitajski interes v tehnologiji je bila izguba časa in denarja. Pred kratkim raziskovalni laboratorij letalskih sil je financiral raziskave o uporabi dronov za kvantno prepletena omrežja, vendar tisti, ki nadzirajo ta prizadevanja, ne vidijo, kako uporaba kvantne tehnologije, ki deluje samo, ko sta satelit in zemeljska postaja v popolni poravnavi, označuje velik napredek v primerjavi s trenutnimi sistemi.

Čeprav ZDA CHIPSHIPS
in Zakon o znanosti iz leta 2022, ki ga je avgusta podpisal predsednik Biden, letno nameni več kot 153 milijonov dolarjev za kvantno računalništvo in omrežja verjetno ne bo spodbudilo več dela v smeri sistemov na nebu, ki temeljijo na QKD.

Ta odnos pa se bo morda moral spremeniti, če bodo Kitajci in Evropejci sposobni dokazati, kako ustvariti pravo omrežje, ki temelji na QKD, z uporabo več satelitov, povezanih z več zemeljskimi postajami – omrežje, ki je zunaj dosega tudi najbolj izpopolnjenega hekerja.

Če upoštevamo vse stvari, če bodo ZDA vstopile v tekmo za kvantne satelite, je malo verjetno, da bodo to storile same. Namesto tega bodo morali tisti, ki bi radi videli, da bo Amerika izkoristila to nastajajoče tehnološko ujemanje, spodbuditi tujega partnerja, da nastopi in ponudi pomoč motivirati naše znanstvenike, inženirje in na koncu vlado, da naredi ta naslednji veliki kvantni preskok, tokrat v kraljestvo vesolja.