Inside Quantum Technology Inside Scoop: Quantum i przemysł kosmiczny

Przecięcie obliczeń kwantowych z przemysłem kosmicznym umożliwia zderzenie dwóch technologii nowej generacji. Ze zjawiskami takimi jak splątanie kwantowe, urządzeniami kwantowymi w przestrzeni, takimi jak Satelity, może umożliwić kolejny etap technologii kwantowej: kwantowy internet. Według firmy zajmującej się obliczeniami kwantowymi IonQgłówny naukowiec Chrisa Monroe'a: „Dwa przypadki użycia technologii kwantowej w kosmosie obejmują (a) bezpieczną komunikację, nawet przez wiele węzłów, zapewnioną przez prawa fizyki kwantowej, oraz (b) rozproszone czujniki, które mogą mierzyć pewne wielkości przy bardzo niskim poziomie szumów. W obu przypadkach kanały komunikacyjne wymagałyby komputerów kwantowych w każdym węźle jako obwodów wzmacniających, eliminując w ten sposób potrzebę stosowania małych, lekkich kwantowych systemów komputerowych.

Obecnie opracowywane satelity kwantowe wykorzystują QKD (Quantum Key Distribution), co oznacza, że ​​zestaw kluczy jest współdzielony przez odbiorcę i nadawcę. Pozwala to na bezpieczniejsze połączenie. Przyszłe projekty satelitarne mają nadzieję wykorzystać splątanie kwantowe do stworzenia jeszcze większej liczby bezpieczne i szybsze łącze. Zgodnie z 2022 r Forbes artykuł: „Łącze splątane kwantowo pozwala na teleportację informacji z prędkością światła, ale oznacza również, że każda próba przechwycenia sygnału natychmiast przerywa połączenie, uniemożliwiając hakowanie”. Te bezpieczniejsze powiązania mogą zmienić wiele różnych branż. Były naukowiec rakietowy NASA Olimpia LePoint wyjaśnił, że „najprawdopodobniej zobaczymy satelity przekonwertowane w celu wykorzystania komunikacji kwantowej, która zapobiegnie danym bankowym, danym szpitalnym i naruszeniom bezpieczeństwa narodowego”. Chociaż te splątane połączenia mogą zmieniać reguły gry, są trudne do utrzymania, ponieważ splątanie kwantowe jest dość delikatne. Jak zobaczysz w kolejnych sekcjach, wiele krajów pracuje nad stworzeniem splątanych połączeń kwantowych w kosmosie, używając tylko różnych metod.

Chiński wyścig w kosmos

Chiny jako pierwszy wysłał a QKD satelitę w kosmos. Satelita o nazwie Micius został wystrzelony w 2016 roku i mógł łączyć się ze stacjami naziemnymi oddalonymi od siebie o ponad 1200 km. W lipcu 2022 roku Chiny wystrzeliły drugiego satelitę QKD, który waży około jednej szóstej Miciusa. "Według Dziennik Naukowy, w sierpniu chińskie laboratorium kosmiczne Tiangong 2 przesłało klucze szyfrowania kwantowego do czterech stacji naziemnych, które mogą odbierać klucze kwantowe z orbitującego satelity Micius, który wykorzystuje stację kosmiczną jako przekaźnik Forbes artykuł stwierdził. Ponieważ Chiny starają się wyprzedzić wyścig kwantowy, te dwa satelity mogą zapewnić im możliwą przewagę.

Przemysł kosmiczny w Europie (Europejska Agencja Kosmiczna).

Aby nie dać się prześcignąć Chinom, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) ogłosił własne plany wystrzelenia satelity QKD do 2024 roku. System tzw Orzeł-1, spędzi pierwsze trzy lata po wystrzeleniu na orbicie, aby przeprowadzić diagnostykę technologii. Właściwy satelita jest dostarczany przez włoską firmę SITAEL, podczas gdy niemiecki Tesat Spacecom dostarcza ładunek QKD. Satelita będzie obsługiwany przez francusko-luksemburską firmę telekomunikacyjną SES SA. „Europejskie bezpieczeństwo i suwerenność w przyszłym świecie komputerów kwantowych mają kluczowe znaczenie dla sukcesu Europy i jej państw członkowskich” — wyjaśnił SES SA. prezes Steve Collar. Dodał, że plan polega na „rozwoju komunikacji kwantowej i rozwoju systemu Eagle-1 w celu obsługi bezpiecznych i suwerennych sieci europejskich w przyszłości”. Oprócz tych trzech firm, 17 innych będzie zaangażowanych w plan ESA wystrzelenia satelity QKD w kosmos.

Amerykański przemysł kosmiczny (NASA).

Podczas gdy Stany Zjednoczone pracują nad własnymi satelitami QKD, National Aeronautics and Space Administration (NASA) koncentruje się na wykrywaniu splątania w przestrzeni. Projekt nazywa się MORZE (Space Entanglement Annealing Quantum Experiment) i sprawdzi, czy dwa fotony mogą zostać splątane w przestrzeni. Według głównego badacza SEAQUE, dr Paweł Kwait z University of Illinois Urbana-Champaign: „Zaletą próby zamknięcia połączenia z kosmosu jest to, że intensywność światła zasadniczo spada, a zatem strata polega na znacznie mniejszym przepływie przez wolną przestrzeń niż próbie wysłania sygnału przez włókno”. Naukowcy planują uruchomić tzw System SEAQUE (nie większy niż karton mleka) pod koniec tego roku. System zostanie następnie przymocowany na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Tam naukowcy mogą przetestować splątanie.

„SEAQUE zamierza stworzyć splątanie w procesie zwanym spontaniczną parametryczną konwersją w dół, w której pojedynczy foton przechodzi przez nieliniowy kryształ i wytwarza dwa fotony potomne o niższej energii” – stwierdził w 2022 r. Popular Science artykuł. Dla każdego wprowadzonego fotonu należy uwolnić parę splątanych fotonów potomnych. Naukowcy wykorzystają detektor do zliczenia liczby fotonów generowanych przez splątane źródło. NASA planuje również przetestować inną technikę, w której SEAQUE może pomóc nadajnikom i odbiornikom”samouleczenie” z promieniowania kosmicznego. Jeśli oba te eksperymenty wypadną pomyślnie, SEAQUE będzie pierwszym z wielu etapów, który ustanowi splątany internet kwantowy.

Pomoc przemysłowi kosmicznemu w opracowaniu Internetu kwantowego

Dzięki splątanym połączeniom na duże odległości dane, takie jak zdjęcia z teleskopów, mogą być przesyłane na Ziemię z kosmosu w szybszym tempie. Dzięki temu wiele firm i rządów może pracować nad nadrzędną strukturą tych połączeń lub kwantowym Internetem. „Jesteśmy bliżej powstania Internetu kwantowego” — dodał LePoint. „Widzimy to w przełomowej nauce NASA 2020, która jako pierwsza stworzyła teleportację na duże odległości. Następnie w 2021 roku zespół lekarzy hologramów był „holoportowany' w kosmos, aby odwiedzić astronautów mieszkających na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) za pomocą tej teleportacji na duże odległości. NASA przygotowuje podwaliny pod Internet Kwantowy, który doprowadzi do komunikacji kwantowej na potrzeby komunikacji i technologii hologramowej”. Ponieważ przemysł kosmiczny pracuje nad tym, aby przestrzeń kosmiczna była bardziej przyjazna kwantom, reszta przemysłu kwantowego bez wątpienia będzie podążać za postępem, mając nadzieję na wykorzystanie technologii w przyszłości.

Kenna Hughes-Castleberry jest pisarzem personelu w Inside Quantum Technology i Science Communicator w JILA (partnerstwo między University of Colorado Boulder i NIST). Jej pisarskie bity obejmują deep tech, metaverse i technologię kwantową.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-the-space-industry/