مسابقه فضایی کوانتومی اینجاست

اروپا در حال وارد شدن به رقابت برای قرار دادن فناوری کوانتومی در فضا به طور گسترده ای است، با حداقل سه سرمایه گذاری دولتی و خصوصی برای پرتاب یک ماهواره ارتباطی کوانتومی. روند در آن سوی اقیانوس اطلس این سوال واضح را مطرح می کند: ایالات متحده در این مسابقه که چینی ها از زمان ارسال اولین ماهواره کوانتومی در سال 2016 بر آن تسلط داشتند، کجاست. پاسخ دارای پیامدهای استراتژیک و همچنین فناوری است.

یک ماهواره کوانتومی برای برقراری ارتباط با یک ایستگاه زمینی از فوتون هایی استفاده می کند که به طور جدایی ناپذیری توسط فیزیک کوانتومی به هم مرتبط یا "درهم" شده اند. پیوند درهم‌تنیده کوانتومی امکان انتقال اطلاعات با سرعت نور را فراهم می‌کند، اما همچنین به این معنی است که هر تلاشی برای رهگیری سیگنال بلافاصله پیوند را قطع می‌کند و هک کردن را غیرممکن می‌کند. ماهواره‌های ارتباطی کوانتومی نه تنها به هاب‌های اینترنت کوانتومی آینده، بلکه به هاب‌های شبکه‌های ضد هک برای انتقال داده‌ها و ارتباطات طبقه‌بندی‌شده تبدیل خواهند شد - البته به معماری فرمان و کنترل که بخشی جدایی‌ناپذیر از تسلط دامنه فضایی خواهد بود.

ماه گذشته آژانس فضایی اروپا اعلام کرد طرحی برای کنسرسیومی متشکل از 20 شرکت برای پرتاب یک ماهواره کوانتومی در سال 2024. این ماهواره از فناوری توزیع کلید کوانتومی (QKD) استفاده خواهد کرد. به عنوان مثال، مبادله کلیدهای رمزگذاری فقط بین طرف های مشترک شناخته شده است. برای شبکه های ارتباطی امن کوانتومی اروپایی این ماهواره در مدار پایین زمین پرواز خواهد کرد (LEOLEO
) و به یک مرکز عملیات مستقر در لوکزامبورگ متصل خواهد شد.

در ماه فوریه، شرکت هوافضا SpeQtral مستقر در سنگاپور نیز اعلام کرد اولین ماهواره QKD خود، SpeQtral-1 را در سال 2024 با کمک دفتر فناوری و صنعت فضایی سنگاپور و شرکت هوافضای فرانسوی Thales پرتاب خواهد کرد. ویرجین اوربیت در این زمینه با شرکت بریتانیایی Arqit Quantum شریک شده است. کمتر از پنج پرتاب نیست از ماهواره‌های LEO QKD، که از سال 2023 آغاز می‌شود. جالب توجه است، این پرتاب‌ها با «سیستم کوانتومی فدرال» Arqit که در حال حاضر فقط برای دپارتمان‌های دفاعی کشورهای Five Eyes در دسترس است، به مشتریان بالقوه دولتی خدمت می‌کنند.

QKD یک فناوری اثبات شده است: شرکت‌هایی مانند IDQuantique در سوئیس و QLabs در استرالیا سال‌ها رمزگذاری کوانتومی را برای مشتریان ارائه می‌کنند (افشای کامل: هر دو از اعضای منشور ابتکار اتحاد کوانتومی موسسه هادسون هستند). استقرار این فناوری در فضا پیچیده تر است و همه این پروژه های ماهواره ای حداقل در ابتدا آزمایش خواهند بود. اما این چین بود که اولین ماهواره کوانتومی را در سال 2016 با نام Micius پرتاب کرد و یک سال بعد از آن برای برقراری ارتباط QKD از راه دور بین ایستگاه های زمینی با فاصله بیش از 1200 کیلومتر استفاده کرد. در ماه جولای چین دومین ماهواره رمزگذاری کوانتومی را ارسال کرد که طبق گزارش ها یک ششم جرم نسل قبلی خود در سال 2016 است.

علاوه بر این ، با توجه به علوم روزانهدر آگوست، آزمایشگاه فضایی در مدار Tiangong-2 چین کلیدهای رمزگذاری کوانتومی را به چهار ایستگاه زمینی مخابره کرد—همان ایستگاه های زمینی که قادر به دریافت کلیدهای کوانتومی از ماهواره Micius در مدار است که از ایستگاه فضایی به عنوان تکرارکننده استفاده می کند.

همه اینها گام‌هایی برای ایجاد مجموعه‌ای از ماهواره‌های سازگار با رمزگذاری کوانتومی در طیف وسیعی از مدارها هستند که ارتباطات دوردست را منتقل می‌کنند که غیرقابل هک و غیرشفاف برای کسانی است که از کلید کوانتومی مطلع نیستند.

پس آمریکا در این همه کجاست؟ عجیب است، حتی اگر اولین شبکه QKD توسط آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی در سال 2003 ایجاد شد، دولت ما و به ویژه آژانس امنیت ملی ما تا حد زیادی در مورد احتمالات ارتباطات مبتنی بر درهم تنیدگی و QKD کنجکاو بوده اند، در حالی که منافع چین را نشان می دهند. در فن آوری شده است اتلاف وقت و پول. اخیراً آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی تحقیقات را تامین مالی کرده است در مورد استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین برای شبکه‌های درهم‌تنیده کوانتومی، اما کسانی که بر این تلاش‌ها نظارت می‌کنند نمی‌دانند که چگونه استفاده از یک فناوری کوانتومی که تنها زمانی کار می‌کند که ماهواره و ایستگاه زمینی در تراز کامل باشند، نشان‌دهنده پیشرفت زیادی در سیستم‌های فعلی است.

اگرچه تراشه های ایالات متحدهHIPS
و قانون علم 2022، که در ماه اوت توسط پرزیدنت بایدن امضا شد، بیش از 153 میلیون دلار در سال اختصاص می دهد برای محاسبات کوانتومی و شبکه‌ها، بعید است که کار بیشتری به سمت سیستم‌های مبتنی بر QKD در آسمان تشویق شود.

با این حال، اگر چینی‌ها و اروپایی‌ها بتوانند نحوه ایجاد یک شبکه واقعی مبتنی بر QKD را با استفاده از ماهواره‌های متعدد متصل به ایستگاه‌های زمینی متعدد - شبکه‌ای فراتر از دسترس حتی پیچیده‌ترین هکرها - نشان دهند، این نگرش ممکن است تغییر کند.

با در نظر گرفتن همه چیز، اگر ایالات متحده قصد دارد وارد مسابقه ماهواره های کوانتومی شود، بعید است که به تنهایی این کار را انجام دهد. در عوض، کسانی که مایلند ببینند آمریکا از این تطابق فناوری نوظهور بهره می‌برد، باید یک شریک خارجی را تشویق کنند تا قدم بگذارد و به دانشمندان، مهندسان و در نهایت دولت ما کمک کند تا این بار این جهش کوانتومی بزرگ بعدی را انجام دهند. به قلمرو فضا