Quantum Space Race er her

Europa er på vej ind i kapløbet om at sætte kvanteteknologi ud i rummet i stor stil, med ikke mindre end tre offentlig-private satsninger for at opsende en kvantekommunikationssatellit. Tendensen på den anden side af Atlanten rejser det åbenlyse spørgsmål: hvor er USA i dette kapløb, som kineserne har domineret, siden de sendte den første kvantesatellit op i 2016. Svaret har strategiske såvel som teknologiske implikationer.

En kvantesatellit bruger fotoner, der er uløseligt forbundet eller "viklet ind" af kvantefysik, til at kommunikere med en jordstation. Det kvante-sammenfiltrede link giver mulighed for teleportering af information med lysets hastighed, men betyder også, at ethvert forsøg på at opsnappe signalet øjeblikkeligt afbryder forbindelsen, hvilket gør hacking umuligt. Kvantekommunikationssatellitter vil blive hubs for ikke kun et fremtidigt kvanteinternet, men hubs for hack-sikre netværk til overførsel af klassificerede data og kommunikation - for ikke at nævne en kommando-og-kontrol-arkitektur, der vil være en integreret del af rumdomænets dominans.

Den Europæiske Rumorganisation i sidste måned annoncerede en plan for et konsortium af 20 virksomheder til at opsende en kvantesatellit i 2024. Satellitten vil bruge kvantenøgledistributionsteknologi (QKD). dvs. udveksling af krypteringsnøgler kun kendt mellem delte parter. for europæiske kvantesikre kommunikationsnetværk. Satellitten vil flyve i lav kredsløb om jorden (LEOLEO
) og vil blive forbundet med et operationscenter med base i Luxembourg.

Tilbage i februar også den Singapore-baserede rumfartsvirksomhed SpeQtral annoncerede det vil lancere sin første QKD-satellit, SpeQtral-1, i 2024 med hjælp fra Singapores kontor for rumteknologi og industri og det franske rumfartsfirma Thales. Virgin Orbit, der ikke venter på at blive overgået i denne henseende, har indgået partnerskab med det britiske selskab Arqit Quantum for ikke mindre end fem lanceringer af LEO QKD-satellitter, begyndende i 2023. Interessant nok ville disse opsendelser tjene potentielle regeringskunder med Arqits "Federated Quantum System", som i øjeblikket kun er tilgængeligt for Five Eyes nationers forsvarsafdelinger.

QKD er en gennemprøvet teknologi: Virksomheder som IDQuantique i Schweiz og QLabs i Australien har leveret kvantekryptering til kunder i årevis (fuld afsløring: begge er chartermedlemmer af Hudson Institute's Quantum Alliance Initiative). Det er vanskeligere at implementere den teknologi i rummet, og alle disse satellitprojekter vil være eksperimenter - i det mindste i starten. Men det var Kina, der lancerede den første kvantesatellit i 2016, døbt Micius, og et år senere brugte den til at fastslå, hvordan man opnår QKD-kommunikation på lang afstand mellem jordstationer med mere end 1200 km fra hinanden. I juli sendte Kina en anden kvantekrypterende satellit op, som angiveligt er en sjettedel af massen af ​​dens 2016-forgænger.

Derudover ifølge Science Daily, i august sendte Kinas kredsende Tiangong-2 rumlaboratorium kvantekrypteringsnøgler til fire jordstationer - de samme jordstationer, der er i stand til at modtage kvantenøgler fra den kredsende Micius-satellit, som bruger rumstationen som en repeater.

Alle disse er trin i retning af at skabe en konstellation af kvantekrypteringskompatible satellitter på tværs af en række baner, der formidler langdistancekommunikation, der er uhackbar og uigennemsigtig for dem, der ikke er fortrolige med kvantenøglen.

Så hvor er USA i alt dette? Mærkeligt nok, selvom det første QKD-netværk nogensinde blev oprettet af Defense Advanced Research Projects Agency i 2003, har vores regering og især vores National Security Agency i vid udstrækning været nysgerrige på mulighederne for sammenfiltringsbaseret kommunikation og QKD, samtidig med at de antyder den kinesiske interesse. i teknologien har været spild af tid og penge. For nylig Air Force Research Lab har finansieret forskning om at bruge droner til kvante-sammenfiltrede netværk, men de, der overvåger disse bestræbelser, kan ikke se, hvordan brugen af ​​en kvanteteknologi, der kun virker, når satellit og jordstation er i perfekt justering, markerer en stor forbedring i forhold til nuværende systemer.

Selvom US CHIPSHIPS
og Science Act of 2022, underskrevet af præsident Biden i august, afsætter mere end 153 millioner dollars om året for kvantecomputere og netværk vil det sandsynligvis ikke tilskynde til mere arbejde hen imod QKD-baserede systemer i himlen.

Den holdning skal dog muligvis ændres, hvis kineserne og europæerne er i stand til at demonstrere, hvordan man skaber et ægte QKD-baseret netværk ved hjælp af flere satellitter forbundet til flere jordstationer – et netværk uden for rækkevidde af selv den mest sofistikerede hacker.

Alt taget i betragtning, hvis USA vil deltage i kvantesatellitkapløbet, er det usandsynligt, at det gør det alene. I stedet vil de, der gerne vil se Amerika drage fordel af dette nye teknologiske matchup, opmuntre en udenlandsk partner til at gå op og tilbyde at hjælpe med at motivere vores videnskabsmænd, ingeniører og i sidste ende regeringen til at tage dette næste store kvantespring, denne gang ind i rummets rige.