Квантовая космическая гонка уже здесь

Европа вступает в гонку за широкомасштабное внедрение квантовых технологий в космос, имея не менее трех государственно-частных предприятий по запуску спутника квантовой связи. Тенденция по другую сторону Атлантики вызывает очевидный вопрос: где Соединенные Штаты в этой гонке, в которой доминируют китайцы с тех пор, как они запустили первый квантовый спутник в 2016 году. Ответ имеет как стратегические, так и технологические последствия.

Квантовый спутник использует фотоны, которые неразрывно связаны или «запутаны» квантовой физикой, для связи с наземной станцией. Связь с квантовой запутанностью позволяет телепортировать информацию со скоростью света, но также означает, что любая попытка перехватить сигнал немедленно разрывает связь, делая невозможным взлом. Спутники квантовой связи станут не только узлами будущего квантового интернета, но и узлами защищенных от взлома сетей для передачи секретных данных и связи, не говоря уже об архитектуре управления и контроля, которая станет неотъемлемой частью господства в космосе.

В прошлом месяце Европейское космическое агентство объявило план консорциума из 20 компаний по запуску квантового спутника в 2024 году. Спутник будет использовать технологию квантового распределения ключей (QKD). т.е. обмен ключами шифрования, известными только между общими сторонами. для европейских квантово-защищенных сетей связи. Спутник будет летать на низкой околоземной орбите (НОО).LEO
) и будет подключен к операционному центру в Люксембурге.

Еще в феврале сингапурская аэрокосмическая компания SpeQtral также объявило он запустит свой первый спутник QKD, SpeQtral-1, в 2024 году с помощью Управления космических технологий и промышленности Сингапура и французской аэрокосмической компании Thales. Не ожидая отставания в этом отношении, Virgin Orbit заключила партнерское соглашение с британской компанией Arqit Quantum для не менее пяти пусков спутников LEO QKD, начиная с 2023 года. Интересно, что эти запуски будут обслуживать потенциальных государственных заказчиков с помощью «Федеративной квантовой системы» Arqit, которая в настоящее время доступна только для оборонных ведомств стран Five Eyes.

QKD — проверенная технология: такие компании, как IDQuantique в Швейцарии и QLabs в Австралии, уже много лет предоставляют клиентам квантовое шифрование (полное раскрытие: обе являются учредителями инициативы Quantum Alliance Initiative Гудзоновского института). Развернуть эту технологию в космосе сложнее, и все эти спутниковые проекты будут экспериментами — по крайней мере, поначалу. Но именно Китай в 2016 году запустил первый квантовый спутник, получивший название Micius, а год спустя использовал его, чтобы установить, как достичь дальней связи QKD между наземными станциями, расположенными на расстоянии более 1200 км друг от друга. В июле Китай запустил второй спутник квантового шифрования, масса которого, как сообщается, составляет одну шестую массы его предшественника 2016 года.

Кроме того, согласно Science DailyВ августе китайская орбитальная космическая лаборатория Tiangong-2 передала ключи квантового шифрования на четыре наземные станции — те самые наземные станции, которые могут получать квантовые ключи от орбитального спутника Micius, который использует космическую станцию ​​в качестве ретранслятора.

Все это шаги к созданию созвездия спутников, совместимых с квантовым шифрованием, на различных орбитах, обеспечивающих дальнюю связь, которую невозможно взломать и непрозрачно для тех, кто не знаком с квантовым ключом.

Так где во всем этом США? Как ни странно, несмотря на то, что первая в истории сеть QKD была создана Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны в 2003 году, наше правительство и особенно наше Агентство национальной безопасности в значительной степени не интересовались возможностями связи на основе запутанности и QKD, предполагая, что Китай заинтересован в этом. в технологии было пустой тратой времени и денег. Недавно Исследовательская лаборатория ВВС финансировал исследования на использование дронов для квантово-запутанных сетей, но те, кто наблюдает за этими усилиями, не видят, как использование квантовой технологии, которая работает только тогда, когда спутник и наземная станция идеально выровнены, значительно улучшает существующие системы.

Хотя американские чипыHIPS
и Закон о науке 2022 года, подписанный президентом Байденом в августе, выделяет более $153 млн в год для квантовых вычислений и сетей это вряд ли будет стимулировать дальнейшую работу над системами на основе КРК в небе.

Однако это отношение, возможно, придется изменить, если китайцы и европейцы смогут продемонстрировать, как создать настоящую сеть на основе КРК с использованием нескольких спутников, подключенных к нескольким наземным станциям — сети, недоступной даже для самого опытного хакера.

Учитывая все обстоятельства, если США собираются вступить в гонку квантовых спутников, вряд ли они сделают это самостоятельно. Вместо этого тем, кто хотел бы, чтобы Америка воспользовалась этим зарождающимся технологическим союзом, нужно будет побудить иностранного партнера активизироваться и предложить свою помощь, чтобы мотивировать наших ученых, инженеров и, в конечном итоге, правительство совершить этот следующий большой квантовый скачок, на этот раз. в царство космоса.