Inside Quantum Technologyn Inside Scoop: kvantti ja avaruusteollisuus

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Avaruusteollisuus tekee nopeasti yhteistyötä kvanttilaskentayritysten kanssa yrittääkseen kehittää turvallisempaa viestintämuotoa.

By Kenna Hughes-Castleberry julkaistu 16

Kvanttilaskennan ja avaruusteollisuuden leikkaus mahdollistaa kahden seuraavan sukupolven teknologian törmäyksen. Kvanttien takertumisen kaltaisilla ilmiöillä avaruudessa olevat kvanttilaitteet, kuten satelliitit, voi mahdollistaa kvanttiteknologian seuraavan vaiheen: kvantti-internetin. Kvanttilaskentayhtiön mukaan IonQPäätutkija Chris Monroe: "Kaksi käyttötapausta kvanttiteknologialle avaruudessa ovat (a) turvallinen viestintä, jopa useiden solmujen kautta, kvanttifysiikan lakien takaama, ja (b) hajautetut anturit, jotka voivat mitata tiettyjä suureita erittäin alhaisella kohinalla. Kummassakin tapauksessa viestintäkanavat vaatisivat kvanttitietokoneita jokaisessa solmussa toistinpiireiksi, jolloin vältytään pienten kevyiden kvanttitietokonejärjestelmien tarpeelta.

Tällä hetkellä kehitteillä olevat kvanttisatelliitit käyttävät QKD:tä (Quantum Key Distribution), mikä tarkoittaa, että avaimet jaetaan vastaanottajan ja lähettäjän välillä. Tämä mahdollistaa turvallisemman yhteyden. Tulevat satelliittiprojektit toivovat voivansa käyttää kvanttikettumista luodakseen vielä enemmän turvallinen ja nopeampi linkki. Vuoden 2022 mukaan Forbes artikkeli: "Kvanttikietoinen linkki mahdollistaa tiedon teleportaation valonnopeudella, mutta tarkoittaa myös sitä, että jokainen yritys siepata signaali katkaisee linkin välittömästi tehden hakkeroinnin mahdottomaksi." Nämä turvallisemmat yhteydet voivat muuttaa monia eri toimialoja. Entinen NASAn rakettitutkija Olympia LePoint selitti, että "todennäköisimmin näemme satelliitteja muunnettavan Quantum Communicationsin valjastamiseen, mikä estää pankkitiedot, sairaalatiedot ja kansallisen turvallisuuden loukkaukset." Vaikka nämä kietoutuvat yhteydet voivat muuttaa peliä, niitä on vaikea ylläpitää, koska kvanttikietoutuminen on melko hauras. Kuten seuraavissa osioissa näet, monet maat pyrkivät saamaan aikaan kvanttisekoittuneita yhteyksiä avaruudessa vain eri menetelmiä käyttäen.

Kiinan kilpa avaruuteen

Kiina hänestä tuli ensimmäinen, joka lähetti a QKD satelliitti avaruuteen. Micius-niminen satelliitti laukaistiin vuonna 2016 ja voisi liittyä maa-asemiin, jotka ovat yli 1200 kilometrin päässä toisistaan. Heinäkuussa 2022 Kiina laukaisi toisen QKD-satelliitin, joka painaa noin kuudesosan Miciuksesta. "Mukaan Science Daily, elokuussa Kiinan Tiangong 2 Space Lab lähetti kvanttisalausavaimet neljälle maa-asemalle, jotka pystyivät vastaanottamaan kvanttiavaimia kiertävältä Micius-satelliitilta, joka käyttää avaruusasemaa toistimena. Forbes artikkeli totesi. Kun Kiina pyrkii pääsemään eteenpäin kvanttikilpailussa, nämä kaksi satelliittia voivat auttaa antamaan heille mahdollisen edun.

Euroopan (Euroopan avaruusjärjestön) avaruusteollisuus

Kiinan, Euroopan avaruusjärjestön, ei pidä pettää (ESA) on ilmoittanut omista suunnitelmistaan laukaista QKD-satelliitti vuoteen 2024 mennessä. Järjestelmä, ns Kotka-1, viettää ensimmäiset kolme vuotta laukaisun jälkeen kiertoradalla suorittaakseen tekniikan diagnostiikkaa. Varsinaisen satelliitin tarjoaa italialainen yritys SITAEL, kun taas saksalainen Tesat Spacecom tarjoaa QKD-hyötykuorman. Satelliittia pyörittää ranskalais-luxemburgilainen televiestintäyhtiö SES SA. "Euroopan turvallisuus ja itsemääräämisoikeus tulevassa kvanttilaskennan maailmassa ovat kriittisiä Euroopan ja sen jäsenvaltioiden menestykselle", SES SA selitti. Toimitusjohtaja Steve Collar. Hän lisäsi, että suunnitelmana on "edistää kvanttiviestintää ja kehittää Eagle-1-järjestelmää tukemaan turvallisia ja suvereeneja eurooppalaisia verkkoja tulevaisuudessa". Näiden kolmen yrityksen lisäksi 17 muuta osallistuu ESAn suunnitelmaan QKD-satelliitin lähettämisestä avaruuteen.

Yhdysvaltain (NASA) avaruusteollisuus

Samalla kun Yhdysvallat työskentelee omien QKD-satelliittiensa parissa, National Aeronautics and Space Administration (NASA) keskittyy havaitsemaan sotkeutumista avaruudessa. Projekti on ns MERI (Space Entanglement Annealing Quantum Experiment) ja se näyttää, voidaanko kaksi fotonia sotkeutua avaruuteen. SEAQUEn päätutkijan mukaan Tohtori Paul Kwait University of Illinois Urbana-Champaign: "Yrityksen sulkea linkin avaruudesta etuna on se, että valon intensiteetti pohjimmiltaan putoaa ja siksi häviössä kulkee paljon vähemmän vapaan tilan läpi kuin se yrittäisi lähettää signaalia kuidun kautta." Tutkijat suunnittelevat käynnistävänsä SEAQUE järjestelmä (ei suurempi kuin maitotölkki) myöhään tänä vuonna. Järjestelmä kiinnitetään sitten kansainvälisen avaruusaseman (ISS) ulkopuolelle. Siellä tutkijat voivat testata sotkeutumista.

"SEAQUE aikoo luoda kietoutumisen prosessilla, jota kutsutaan spontaaniksi parametriseksi alasmuunnokseksi, jossa yksi fotoni kulkee epälineaarisen kiteen läpi ja tuottaa kaksi tytärfotonia, joilla on alhaisempi energia" totesi 2022 Popular Science artikla. Jokaista syötettyä fotonia kohti tulisi vapauttaa pari kietoutunutta tytärfotoneja. Tutkijat laskevat ilmaisimen avulla sotkeutuneen lähteen tuottamien fotonien määrän. NASA aikoo myös testata erilaista tekniikkaa, jossa SEAQUE voi auttaa lähettimiä ja vastaanottimia.itse parantua”avaruussäteilystä. Jos molemmat kokeet menevät hyvin, SEAQUE olisi vain ensimmäinen monissa vaiheissa, joka perustaa sotkeutuneen kvantti-internetin.

Autamme avaruusteollisuutta kehittämään kvanttiinternetin

Pitkän matkan sotkeutuneiden yhteyksien avulla dataa, kuten teleskooppikuvia, voidaan lähettää Maahan avaruudesta nopeammin. Tämä antaa monille yrityksille ja hallituksille mahdollisuuden työskennellä näiden yhteyksien kattavan rakenteen tai kvantti-Internetin parissa. "Olemme lähempänä Quantum Internetin syntymistä", LePoint lisäsi. "Näemme tämän NASAn vuoden 2020 läpimurtotieteessä, koska se on ensimmäinen, joka loi pitkän matkan teleportaation. Sitten vuonna 2021 hologrammilääkäriryhmä oli "holoportoitu' avaruuteen vieraillakseen kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS) asuvien astronauttien luona käyttämällä tätä pitkän matkan teleportaatiota. NASA on luomassa pohjaa Quantum Internetille, joka johtaa kvanttiviestintään hologrammiviestintään ja -teknologiaan. Kun avaruusteollisuus pyrkii tekemään avaruudesta kvanttiystävällisemmän, muu kvanttiteollisuus seuraa epäilemättä kehitystä toivoen voivansa hyödyntää teknologiaa tulevaisuudessa.

Kenna Hughes-Castleberry on Inside Quantum Technologyn ja JILAn Science Communicatorin (kumppanuus Colorado Boulderin yliopiston ja NISTin välillä) kirjoittaja. Hänen kirjoitustyylinsä sisältävät syväteknologiaa, metaversumia ja kvanttitekniikkaa.