داخل المغرفة الداخلية لتكنولوجيا الكم: صناعة الكم والفضاء

يسمح تقاطع الحوسبة الكمومية مع صناعة الفضاء بالتصادم بين تقنيتين من الجيل التالي. مع ظواهر مثل التشابك الكمومي ، فإن الأجهزة الكمومية في الفضاء ، مثل الأقمار الصناعية، يمكن أن تمكن المرحلة التالية من تكنولوجيا الكم: الإنترنت الكمي. حسب شركة الحوسبة الكمومية ايون كيوكبير العلماء كريس مونرو: "حالتا استخدام للتكنولوجيا الكمومية في الفضاء تشمل (أ) اتصالات آمنة ، حتى عبر عقد متعددة ، تضمنها قوانين فيزياء الكم ، و (ب) أجهزة استشعار موزعة يمكنها قياس كميات معينة بضوضاء منخفضة للغاية. في كلتا الحالتين ، ستتطلب قنوات الاتصال أجهزة كمبيوتر كمومية في كل عقدة كدائرة مكرر ، وبالتالي تغني عن الحاجة إلى أنظمة كمبيوتر كمومية صغيرة وخفيفة الوزن ".

حاليًا ، تستخدم الأقمار الصناعية الكمومية التي يتم تطويرها QKD (توزيع المفتاح الكمي) ، مما يعني أنه يتم مشاركة مجموعة من المفاتيح بين المستلم والمرسل. هذا يسمح باتصال أكثر أمانًا. تأمل مشاريع الأقمار الصناعية المستقبلية في استخدام التشابك الكمي لإنشاء المزيد تأمين وربط أسرع. وفقًا لعام 2022 الشرق الأوسط البند: "الارتباط الكمي المتشابك يسمح بالنقل الآني للمعلومات بسرعة الضوء ، ولكنه يعني أيضًا أن أي محاولة لاعتراض الإشارة تقطع الرابط على الفور ، مما يجعل القرصنة مستحيلة." يمكن لهذه الروابط الأكثر أمانًا تحويل العديد من الصناعات المختلفة. عالم صواريخ ناسا السابق أولمبيا ليبوينت أوضح أنه "من المرجح أن نرى أقمارًا صناعية تم تحويلها لتسخير الاتصالات الكمية والتي ستمنع البيانات المصرفية وبيانات المستشفيات وانتهاكات الأمن القومي." في حين أن هذه الروابط المتشابكة قد تكون تغير قواعد اللعبة ، إلا أنه من الصعب الحفاظ عليها ، لأن التشابك الكمي هش للغاية. كما سترى في الأقسام التالية ، تعمل العديد من البلدان على إجراء اتصالات متشابكة كميًا في الفضاء ، فقط باستخدام طرق مختلفة.

سباق الصين إلى الفضاء

الصين أصبح أول من يرسل ملف QKD القمر الصناعي في الفضاء. أطلق القمر الصناعي المسمى Micius في عام 2016 ويمكنه توصيل نفسه بمحطات أرضية تفصل بينها مسافة 1200 كيلومتر. في يوليو من عام 2022 ، أطلقت الصين قمرًا صناعيًا ثانيًا QKD يزن حوالي سدس Micius. "بالنسبة الى علم يوميا، في أغسطس ، أرسل مختبر الفضاء الصيني Tiangong 2 مفاتيح التشفير الكمي إلى أربع محطات أرضية قادرة على تلقي مفاتيح الكم من القمر الصناعي Micius الذي يدور في المدار ، والذي يستخدم المحطة الفضائية كمكرر ، " الشرق الأوسط البند معلن. نظرًا لأن الصين تعمل على المضي قدمًا في سباق الكم ، فقد يساعد هذان القمران الصناعيان في منحهما ميزة محتملة.

صناعة الفضاء الأوروبية (وكالة الفضاء الأوروبية)

لا تتفوق عليها الصين ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA) أعلنت عن خططها الخاصة لإطلاق قمر QKD بحلول عام 2024. ودعا النظام النسر 1، ستقضي السنوات الثلاث الأولى بعد الإطلاق في المدار لإجراء التشخيص على التكنولوجيا. يتم توفير القمر الصناعي الفعلي من قبل شركة SITAEL الإيطالية ، بينما توفر Tesat Spacecom ومقرها ألمانيا حمولة QKD. ستقوم شركة SES SA ، وهي شركة اتصالات فرنسية لوكسمبورغية ، بتشغيل القمر الصناعي. أوضحت SES SA: "إن الأمن والسيادة الأوروبية في عالم مستقبلي للحوسبة الكمومية أمران حاسمان لنجاح أوروبا والدول الأعضاء فيها". الرئيس التنفيذي ستيف الياقات. وأضاف أن الخطة تهدف إلى "تطوير الاتصالات الكمية وتطوير نظام Eagle-1 لدعم الشبكات الأوروبية الآمنة وذات السيادة في المستقبل". إلى جانب هذه الشركات الثلاث ، ستشارك 17 شركة أخرى في خطة وكالة الفضاء الأوروبية لإطلاق قمر QKD في الفضاء.

صناعة الفضاء الأمريكية (ناسا)

بينما تعمل الولايات المتحدة على أقمار QKD الخاصة بها ، فإن الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (وكالة ناسا) على اكتشاف التشابك في الفضاء. المشروع يسمى البحر (التشابك الفضائي تلدين التجربة الكمومية) وسوف ترى ما إذا كان من الممكن تشابك فوتونين في الفضاء. وفقًا للباحث الرئيسي في SEAQUE ، د. بول كويت من جامعة إلينوي أوربانا شامبين: "تتمثل ميزة محاولة إغلاق الرابط من الفضاء في أن شدة الضوء تنخفض بشكل أساسي ، وبالتالي في حالة الخسارة تكون أقل بكثير من المرور عبر الفضاء الحر مقارنة بمحاولة إرسال إشارة من خلال الألياف. " يخطط الباحثون لإطلاق نظام SEAQUE (ليس أكبر من كرتون الحليب) أواخر هذا العام. سيتم بعد ذلك توصيل النظام بالجزء الخارجي من محطة الفضاء الدولية (ISS). هناك يمكن للباحثين اختبار التشابك.

"سيخلق SEAQUE تشابكًا من خلال عملية تسمى التحويل التلقائي إلى أسفل حدودي ، حيث يمر فوتون واحد عبر بلورة غير خطية وينتج فوتونين ابنتين ذات طاقة أقل" ذكر عام 2022 شعبية العلوم مقالة - سلعة. لكل فوتون يتم إدخاله ، يجب إطلاق زوج من الفوتونات الابنة المتشابكة. سيستخدم الباحثون مكشافًا لحساب عدد الفوتونات المتولدة من المصدر المتشابك. تخطط ناسا أيضًا لاختبار تقنية مختلفة حيث يمكن أن تساعد SEAQUE أجهزة الإرسال والاستقبال "شفاء ذاتي"من إشعاع الفضاء. إذا سارت كلتا التجربتين بشكل جيد ، فسيكون SEAQUE أول مرة في العديد من المراحل لإنشاء إنترنت كم متشابك.

مساعدة صناعة الفضاء على تطوير الإنترنت الكمي

باستخدام الاتصالات المتشابكة لمسافات طويلة ، يمكن إرسال البيانات ، مثل صور التلسكوب ، إلى الأرض من الفضاء بمعدل أسرع. يمكّن هذا العديد من الشركات والحكومات من العمل على هيكل شامل لهذه الاتصالات ، أو الإنترنت الكمي. وأضاف ليبوينت: "نحن أقرب إلى رؤية الإنترنت الكمومي ينشأ". "نرى هذا في الاختراق العلمي لوكالة ناسا لعام 2020 في كونه أول من أنشأ النقل الآني لمسافات طويلة. ثم في عام 2021 ، كان فريق أطباء الهولوغرامهولوبورتإلى الفضاء لزيارة رواد الفضاء الذين يعيشون على متن محطة الفضاء الدولية (ISS) باستخدام هذا النقل عن بعد لمسافات طويلة. تعمل وكالة ناسا على وضع الأساس للإنترنت الكمي ، والذي سيؤدي إلى اتصالات كمية للاتصالات ثلاثية الأبعاد والتكنولوجيا ". نظرًا لأن صناعة الفضاء تعمل على جعل الفضاء أكثر ملاءمة للكم ، فإن بقية صناعة الكم ستتابع بلا شك التقدم ، على أمل الاستفادة من التكنولوجيا في المستقبل.

كينا هيوز-كاسلبيري هي كاتبة في Inside Quantum Technology و Science Communicator في JILA (شراكة بين جامعة كولورادو بولدر و NIST). تشمل إيقاعات كتابتها التكنولوجيا العميقة ، والميتافيرس ، والتكنولوجيا الكمومية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-the-space-industry/