Inside Quantum Technology Inside Scoop: Quantum and the Space Industry

تقاطع محاسبات کوانتومی با صنعت فضایی اجازه می دهد تا دو فناوری نسل بعدی با هم برخورد کنند. با پدیده هایی مانند درهم تنیدگی کوانتومی، دستگاه های کوانتومی در فضا، مانند ماهواره ها، می تواند مرحله بعدی فناوری کوانتومی را فعال کند: اینترنت کوانتومی. به گفته شرکت محاسبات کوانتومی IonQدانشمند ارشد کریس مونرودو مورد استفاده از فناوری کوانتومی در فضا شامل (الف) ارتباطات ایمن، حتی روی چندین گره، که توسط قوانین فیزیک کوانتومی تضمین شده است، و (ب) حسگرهای توزیع شده ای که می توانند مقادیر خاصی را با نویز بسیار کم اندازه گیری کنند. در هر صورت، کانال‌های ارتباطی به رایانه‌های کوانتومی در هر گره به عنوان مدار تکرارکننده نیاز دارند، بنابراین نیاز به سیستم‌های کامپیوتری کوانتومی سبک‌وزن را از بین می‌برند.

در حال حاضر، ماهواره‌های کوانتومی در حال توسعه از QKD (توزیع کلید کوانتومی) استفاده می‌کنند که به این معنی است که مجموعه‌ای از کلیدها بین گیرنده و فرستنده به اشتراک گذاشته می‌شوند. این اجازه می دهد تا برای اتصال امن تر. پروژه‌های ماهواره‌ای آینده امیدوارند از درهم تنیدگی کوانتومی برای ایجاد حتی بیشتر استفاده کنند امن و لینک سریعتر طبق یک 2022 فوربس مقاله: «لینک درهم‌تنیده کوانتومی امکان انتقال اطلاعات با سرعت نور را فراهم می‌کند، اما همچنین به این معنی است که هر تلاشی برای رهگیری سیگنال بلافاصله پیوند را قطع می‌کند و هک کردن را غیرممکن می‌کند.» این پیوندهای امن تر می توانند بسیاری از صنایع مختلف را متحول کنند. دانشمند سابق موشکی ناسا المپیا لوپوینت توضیح داد که "به احتمال زیاد شاهد تبدیل ماهواره هایی خواهیم بود که از ارتباطات کوانتومی استفاده می کنند که از داده های بانکی، داده های بیمارستانی و نقض امنیت ملی جلوگیری می کند." در حالی که این اتصالات درهم تنیده ممکن است بازی را تغییر دهند، اما حفظ آنها دشوار است، زیرا درهم تنیدگی کوانتومی بسیار شکننده است. همانطور که در بخش‌های بعدی خواهید دید، بسیاری از کشورها تنها با استفاده از روش‌های مختلف، در حال تلاش برای ایجاد اتصالات درهم‌تنیده کوانتومی در فضا هستند.

مسابقه چین تا فضا

چین اولین نفری شد که a QKD ماهواره به فضا این ماهواره که Micius نام دارد در سال 2016 پرتاب شد و می توانست خود را به ایستگاه های زمینی با فاصله بیش از 1200 کیلومتر از هم متصل کند. در ژوئیه سال 2022، چین دومین ماهواره QKD را با وزن حدود یک ششم Micius به فضا پرتاب کرد. "مطابق با ساینس دیلی، در ماه آگوست، آزمایشگاه فضایی تیانگونگ 2 چین کلیدهای رمزگذاری کوانتومی را به چهار ایستگاه زمینی ارسال کرد که قادر به دریافت کلیدهای کوانتومی از ماهواره Micius در مدار است که از ایستگاه فضایی به عنوان تکرار کننده استفاده می کند. فوربس مقاله اظهار داشت. از آنجایی که چین در تلاش است تا در مسابقه کوانتومی پیشروی کند، این دو ماهواره ممکن است به آنها یک مزیت احتمالی کمک کنند.

صنعت فضایی اروپا (آژانس فضایی اروپا).

چین، آژانس فضایی اروپا (ESA) برنامه های خود را برای پرتاب ماهواره QKD تا سال 2024 اعلام کرده است عقاب -۱، سه سال اول پس از پرتاب را در مدار می گذراند تا تشخیص را روی این فناوری انجام دهد. ماهواره واقعی توسط شرکت ایتالیایی SITAEL ارائه شده است، در حالی که شرکت آلمانی Tesat Spacecom محموله QKD را ارائه می دهد. این ماهواره توسط SES SA، یک شرکت مخابراتی فرانسوی-لوگزامبورگ اداره خواهد شد. SES SA توضیح داد: «امنیت و حاکمیت اروپا در دنیای آینده محاسبات کوانتومی برای موفقیت اروپا و کشورهای عضو آن حیاتی است. مدیر عامل استیو کولار. او افزود که این طرح «پیشبرد ارتباطات کوانتومی و توسعه سیستم Eagle-1 برای پشتیبانی از شبکه‌های امن و مستقل اروپایی در آینده است». علاوه بر این سه شرکت، 17 شرکت دیگر نیز در طرح ESA برای پرتاب ماهواره QKD به فضا مشارکت خواهند داشت.

صنعت فضایی ایالات متحده (ناسا).

در حالی که ایالات متحده در حال کار بر روی ماهواره های QKD خود است، اداره ملی هوانوردی و فضایی (ناسا) بر روی تشخیص درهم تنیدگی در فضا تمرکز می کند. پروژه نامیده می شود SEAQUE (Space Entanglement Annealing Experiment Quantum) و آن را مشاهده خواهد کرد که آیا دو فوتون می توانند در فضا درهم ببندند یا خیر. به گفته محقق اصلی SEAQUE، دکتر پل کویت از دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign: "مزیت تلاش برای بستن پیوند از فضا این است که شدت نور اساساً کاهش می یابد و بنابراین در از دست دادن فضای آزاد بسیار کمتر از تلاش برای ارسال سیگنال است. از طریق فیبر." محققین قصد دارند این را راه اندازی کنند سیستم SEAQUE (بزرگتر از یک کارتن شیر) اواخر امسال. سپس این سیستم به خارج از ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) متصل می شود. در آنجا محققان می توانند برای درهم تنیدگی آزمایش کنند.

در سال 2022 اظهار داشت: «SEAQUE قرار است از طریق فرآیندی به نام تبدیل پارامتری خود به خودی به پایین، درهم تنیدگی ایجاد کند، که در آن یک فوتون منفرد از یک کریستال غیر خطی عبور می‌کند و دو فوتون دختر تولید می‌کند که انرژی کمتری دارند.» مجله Popular Science مقاله. برای هر فوتونی که وارد می شود، یک جفت فوتون دختر درهم تنیده باید آزاد شود. محققان از یک آشکارساز برای شمارش تعداد فوتون‌های تولید شده توسط منبع درهم‌تنیده استفاده خواهند کرد. ناسا همچنین قصد دارد تکنیک متفاوتی را آزمایش کند که در آن SEAQUE می تواند به فرستنده ها و گیرنده ها کمک کند.خود درمانی” از تشعشعات فضایی. اگر هر دو این آزمایش ها به خوبی پیش بروند، SEAQUE اولین بار در بسیاری از مراحل خواهد بود که یک اینترنت کوانتومی درهم تنیده را ایجاد می کند.

کمک به صنعت فضایی در توسعه اینترنت کوانتومی

با اتصالات درهم تنیده از راه دور، داده هایی مانند تصاویر تلسکوپ می توانند با سرعت بیشتری از فضا به زمین ارسال شوند. این امر به بسیاری از شرکت‌ها و دولت‌ها امکان می‌دهد تا بر روی ساختاری فراگیر برای این ارتباطات یا اینترنت کوانتومی کار کنند. لوپوینت افزود: «ما به ظهور اینترنت کوانتومی نزدیک‌تر هستیم. ما این را در پیشرفت علمی ناسا در سال 2020 می بینیم که اولین نفری است که انتقال از راه دور را ایجاد کرده است. سپس در سال 2021، تیمی از پزشکان هولوگرام "هولوپورت شدهبه فضا برای بازدید از فضانوردان ساکن در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) با استفاده از این تله پورت از راه دور. ناسا در حال ایجاد زمینه برای اینترنت کوانتومی است که منجر به ارتباطات کوانتومی برای ارتباطات و فناوری هولوگرام می شود. همانطور که صنعت فضایی در تلاش است تا فضا را دوستدار کوانتومی کند، بقیه صنایع کوانتومی بدون شک پیشرفت را دنبال خواهند کرد و امیدوارند در آینده از این فناوری استفاده کنند.

کنا هیوز-کستلبری نویسنده کارکنان Inside Quantum Technology و ارتباط دهنده علوم در JILA (شرکتی بین دانشگاه کلرادو بولدر و NIST) است. ضربات نویسندگی او شامل فناوری عمیق، متاورس و فناوری کوانتومی است.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-the-space-industry/