Kvantna svemirska utrka je ovdje

Europa ulazi u utrku za postavljanje kvantne tehnologije u svemir na veliki način, s ne manje od tri javno-privatna pothvata za lansiranje kvantnog komunikacijskog satelita. Trend s druge strane Atlantika postavlja očito pitanje: gdje su Sjedinjene Države u ovoj utrci kojom Kinezi dominiraju otkako su poslali prvi kvantni satelit 2016. Odgovor ima strateške, ali i tehnološke implikacije.

Kvantni satelit koristi fotone koji su neraskidivo povezani ili "upleteni" kvantnom fizikom, za komunikaciju sa zemaljskom stanicom. Kvantno zapletena veza omogućuje teleportaciju informacija brzinom svjetlosti, ali također znači da svaki pokušaj presretanja signala odmah prekida vezu, čineći hakiranje nemogućim. Kvantni komunikacijski sateliti postat će čvorišta ne samo budućeg kvantnog interneta, već i čvorišta za mreže otporne na hakiranje za prijenos povjerljivih podataka i komunikacija — da ne spominjemo arhitekturu upravljanja i kontrole koja će biti sastavni dio dominacije svemirske domene.

Prošli mjesec Europska svemirska agencija najavio plan za konzorcij od 20 kompanija za lansiranje kvantnog satelita 2024. Satelit će koristiti tehnologiju kvantne distribucije ključa (QKD). tj. razmjena ključeva šifriranja poznatih samo između zajedničkih strana. za europske kvantno sigurne komunikacijske mreže. Satelit će letjeti u niskoj zemljinoj orbiti (LEOLEO
) i bit će povezan s operativnim centrom u Luksemburgu.

Još u veljači singapurska zrakoplovna tvrtka SpeQtral također najavio lansirat će svoj prvi QKD satelit, SpeQtral-1, 2024. uz pomoć Singapurskog ureda za svemirsku tehnologiju i industriju i francuske zrakoplovne tvrtke Thales. Ne čekajući da bude nadmašen u tom smislu, Virgin Orbit se udružio s britanskom tvrtkom Arqit Quantum za ne manje od pet lansiranja LEO QKD satelita, počevši od 2023. Zanimljivo je da bi ova lansiranja služila potencijalnim vladinim kupcima s Arqitovim “Federiranim kvantnim sustavom,” koji je trenutno dostupan samo ministarstvima obrane Pet očiju.

QKD je dokazana tehnologija: tvrtke poput IDQuantique u Švicarskoj i QLabs u Australiji godinama pružaju kvantnu enkripciju za klijente (potpuno otkrivanje: obje su članice Inicijative Quantum Alliance Hudson Institute). Primjena te tehnologije u svemiru je zahtjevnija, a svi ovi satelitski projekti bit će eksperimenti - barem u početku. Ali Kina je bila ta koja je lansirala prvi kvantni satelit 2016., nazvan Micius, a godinu dana kasnije ga je iskoristila da utvrdi kako postići QKD komunikaciju na velikim udaljenostima između zemaljskih postaja udaljenih više od 1200 km. U srpnju je Kina poslala drugi satelit za kvantno šifriranje, koji je navodno šestinu mase svog prethodnika iz 2016.

Osim toga, prema Znanost Dnevni, u kolovozu je kineski svemirski laboratorij Tiangong-2 u orbiti poslao ključeve kvantne enkripcije na četiri zemaljske stanice—iste one zemaljske stanice koje mogu primiti kvantne ključeve sa satelita Micius u orbiti, koji svemirsku stanicu koristi kao repetitor.

Sve su to koraci prema stvaranju konstelacije satelita kompatibilnih s kvantnom enkripcijom u nizu orbita, prenoseći komunikaciju na velike udaljenosti koja je nehakirana i neprozirna za one koji nisu upućeni u kvantni ključ.

Pa gdje je SAD u svemu tome? Čudno, iako je prvu ikada QKD mrežu stvorila Agencija za napredne obrambene istraživačke projekte 2003., naša vlada, a posebno naša Agencija za nacionalnu sigurnost, uglavnom su bile nezainteresirane za mogućnosti komunikacije temeljene na isprepletenosti i QKD-a, dok su sugerirali kineski interes u tehnologiji je gubitak vremena i novca. Nedavno je istraživački laboratorij Zračnih snaga je financirao istraživanje o korištenju bespilotnih letjelica za kvantno isprepletene mreže, ali oni koji nadgledaju te napore ne vide kako korištenje kvantne tehnologije koja radi samo kada su satelit i zemaljska stanica savršeno usklađeni, označava mnogo poboljšanja u odnosu na trenutne sustave.

Iako US CHIPSHIPS
i Zakon o znanosti iz 2022., koji je potpisao predsjednik Biden u kolovozu, izdvaja više od 153 milijuna dolara godišnje za kvantno računalstvo i mreže, malo je vjerojatno da će potaknuti više rada prema sustavima temeljenim na QKD-u na nebu.

Međutim, taj će se stav možda morati promijeniti ako Kinezi i Europljani uspiju pokazati kako stvoriti istinsku mrežu temeljenu na QKD-u koristeći više satelita povezanih s više zemaljskih postaja — mrežu izvan dosega čak i najsofisticiranijeg hakera.

Kad se sve uzme u obzir, ako SAD namjerava ući u utrku kvantnih satelita, malo je vjerojatno da će to učiniti same. Umjesto toga, oni koji bi željeli vidjeti da Amerika iskorištava ovo nadolazeće tehnološko suparništvo morat će potaknuti stranog partnera da istupi i ponudi pomoć u motiviranju naših znanstvenika, inženjera i na kraju vlade da poduzmu ovaj sljedeći veliki kvantni skok, ovaj put u carstvo prostora.