Perlumbaan Angkasa Kuantum Ada Di Sini

Eropah sedang berlumba-lumba untuk meletakkan teknologi kuantum ke angkasa lepas secara besar-besaran, dengan tidak kurang daripada tiga usaha awam-swasta untuk melancarkan satelit komunikasi kuantum. Trend di seberang Atlantik menimbulkan persoalan yang jelas: di manakah Amerika Syarikat dalam perlumbaan ini yang telah dikuasai oleh orang Cina sejak mereka menghantar satelit kuantum pertama pada 2016. Jawapannya mempunyai implikasi strategik serta teknologi.

Satelit kuantum menggunakan foton yang berkait rapat atau "terjerat" oleh fizik kuantum, untuk berkomunikasi dengan stesen bumi. Pautan terjerat kuantum membolehkan teleportasi maklumat pada kelajuan cahaya, tetapi juga bermakna bahawa sebarang percubaan untuk memintas isyarat segera memutuskan pautan, menjadikan penggodaman mustahil. Satelit komunikasi kuantum akan menjadi hab bukan sahaja internet kuantum masa hadapan, tetapi hab untuk rangkaian kalis godam untuk pemindahan data dan komunikasi terperingkat-apatah lagi seni bina arahan dan kawalan yang akan menjadi sebahagian daripada dominasi domain angkasa.

Bulan lepas Agensi Angkasa Eropah mengumumkan rancangan untuk konsortium 20 syarikat melancarkan satelit kuantum pada 2024. Satelit itu akan menggunakan teknologi pengedaran kunci kuantum (QKD). iaitu bertukar-tukar kunci penyulitan yang hanya diketahui antara pihak yang dikongsi. untuk rangkaian komunikasi kuantum-secure Eropah. Satelit akan terbang di orbit bumi rendah (LEOLEO
) dan akan disambungkan ke pusat operasi yang berpangkalan di Luxembourg.

Pada bulan Februari, syarikat aeroangkasa yang berpangkalan di Singapura SpeQtral juga mengumumkan ia akan melancarkan satelit QKD pertamanya, SpeQtral-1, pada 2024 dengan bantuan Pejabat Teknologi dan Industri Angkasa Singapura, dan syarikat aeroangkasa Perancis Thales. Tidak menunggu untuk ketinggalan dalam hal ini, Virgin Orbit telah bekerjasama dengan syarikat UK Arqit Quantum untuk tidak kurang daripada lima pelancaran satelit LEO QKD, bermula pada 2023. Menariknya, pelancaran ini akan memberi perkhidmatan kepada bakal pelanggan kerajaan dengan "Sistem Kuantum Bersekutu" Arqit, yang kini hanya tersedia untuk jabatan pertahanan negara Five Eyes.

QKD ialah teknologi yang terbukti: syarikat seperti IDQuantique di Switzerland dan QLabs di Australia telah menyediakan penyulitan kuantum untuk pelanggan selama bertahun-tahun (pendedahan penuh: kedua-duanya adalah ahli piagam Inisiatif Perikatan Kuantum Institut Hudson). Menggunakan teknologi itu di angkasa adalah lebih rumit, dan semua projek satelit ini akan menjadi percubaan-sekurang-kurangnya pada mulanya. Tetapi China yang melancarkan satelit kuantum pertama pada 2016, digelar Micius, dan setahun kemudian menggunakannya untuk menentukan cara mencapai komunikasi QKD jarak jauh antara stesen bumi yang jaraknya lebih 1200 km. Pada Julai, China menghantar satelit penyulitan kuantum kedua, yang dilaporkan adalah satu perenam jisim pendahulunya pada 2016.

Selain itu, menurut Sains harian, pada bulan Ogos, makmal angkasa Tiangong-2 yang mengorbit China menghantar kunci penyulitan kuantum kepada empat stesen bumi—stesen tanah yang sama dapat menerima kunci kuantum daripada satelit Micius yang mengorbit, yang menggunakan stesen angkasa lepas sebagai pengulang.

Semua ini adalah langkah ke arah mencipta buruj satelit yang serasi penyulitan kuantum merentasi pelbagai orbit, menyampaikan komunikasi jarak jauh yang tidak boleh digodam dan legap kepada mereka yang tidak mengetahui kunci kuantum.

Jadi di manakah AS dalam semua ini? Anehnya, walaupun rangkaian QKD pertama kali dicipta oleh Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Pertahanan pada tahun 2003, kerajaan kita dan terutamanya Agensi Keselamatan Negara kita telah banyak ingin tahu tentang kemungkinan komunikasi berasaskan keterjeratan dan QKD, sambil mencadangkan kepentingan orang Cina. dalam teknologi telah membuang masa dan wang. Baru-baru ini Makmal Penyelidikan Tentera Udara telah membiayai penyelidikan mengenai penggunaan dron untuk rangkaian terjerat kuantum, tetapi mereka yang mengawasi usaha ini tidak melihat bagaimana menggunakan teknologi kuantum yang hanya berfungsi apabila satelit dan stesen bumi berada dalam penjajaran sempurna, menandakan banyak peningkatan pada sistem semasa.

Walaupun US CHIPSHIPS
dan Akta Sains 2022, ditandatangani oleh Presiden Biden pada Ogos, memperuntukkan lebih daripada $153 juta setahun untuk pengkomputeran kuantum dan rangkaian, ia tidak mungkin menggalakkan lebih banyak usaha ke arah sistem berasaskan QKD di langit.

Sikap itu mungkin perlu diubah, walau bagaimanapun, jika orang Cina dan Eropah dapat menunjukkan cara mencipta rangkaian berasaskan QKD sebenar menggunakan berbilang satelit yang disambungkan ke berbilang stesen bumi—rangkaian di luar jangkauan penggodam yang paling canggih sekalipun.

Semua perkara dipertimbangkan, jika AS akan menyertai perlumbaan satelit kuantum, ia tidak mungkin melakukannya sendiri. Sebaliknya, mereka yang ingin melihat Amerika mengambil kesempatan daripada perlawanan teknologi yang baru muncul ini perlu menggalakkan rakan kongsi asing untuk meningkatkan dan menawarkan untuk membantu memotivasikan saintis, jurutera, dan akhirnya kerajaan kita untuk mengambil lompatan kuantum yang hebat ini, kali ini ke alam angkasa.