Inside Quantum Technology’s Inside Scoop: Quantum And The Space Industry

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

Industria spațială colaborează rapid cu companii de calcul cuantic pentru a încerca să dezvolte o formă mai sigură de comunicații.

By Kenna Hughes-Castleberry postat pe 16 decembrie 2022

Intersecția calculului cuantic cu industria spațială permite ciocnirea a două tehnologii de ultimă generație. Cu fenomene precum întanglementarea cuantică, dispozitivele cuantice din spațiu, cum ar fi sateliți, poate permite următoarea etapă a tehnologiei cuantice: internetul cuantic. Potrivit companiei de calcul cuantic IonQOmul de știință șef al lui Chris Monroe: „Două cazuri de utilizare pentru tehnologia cuantică în spațiu includ (a) comunicații sigure, chiar și peste mai multe noduri, asigurate de legile fizicii cuantice și (b) senzori distribuiți care pot măsura anumite cantități cu zgomot foarte scăzut. În ambele cazuri, canalele de comunicație ar necesita calculatoare cuantice la fiecare nod ca circuite repetoare, evitând astfel nevoia de sisteme de calculatoare cuantice mici și ușoare.

În prezent, sateliții cuantici în curs de dezvoltare folosesc QKD (Quantum Key Distribution), ceea ce înseamnă că un set de chei este partajat între receptor și emițător. Acest lucru permite o conexiune mai sigură. Viitoarele proiecte de sateliți speră să folosească încrucișarea cuantică pentru a crea și mai mult sigur și o legătură mai rapidă. Conform unui 2022 Forbes articol: „Legătura încâlcită cuantică permite teleportarea informațiilor cu viteza luminii, dar înseamnă și că orice încercare de a intercepta semnalul rupe imediat legătura, făcând imposibilă hacking-ul.” Aceste legături mai sigure pot transforma multe industrii diferite. Fost om de știință al rachetelor NASA Olympia LePoint a explicat că „cel mai probabil vom vedea sateliți convertiți pentru a folosi Quantum Communications, ceea ce va preveni datele bancare, datele spitalelor și încălcările securității naționale”. Deși aceste conexiuni încurcate pot schimba jocul, ele sunt dificil de menținut, deoarece încrucișarea cuantică este destul de fragilă. După cum veți vedea în secțiunile următoare, multe țări lucrează pentru a realiza conexiuni cuantice în spațiu, folosind doar metode diferite.

Cursa către spațiu a Chinei

China a devenit primul care a trimis un QKD satelit către spațiu. Numit Micius, satelitul a fost lansat în 2016 și s-ar putea conecta la stații terestre aflate la o distanță de peste 1200 km. În iulie 2022, China a lansat un al doilea satelit QKD care cântărește aproximativ o șesime din Micius. "Conform Știință zilnică, în august, laboratorul spațial Tiangong 2 din China a transmis chei de criptare cuantică către patru stații terestre capabile să primească chei cuantice de la satelitul Micius care orbitează, care folosește stația spațială ca repetitor”, Forbes articol stabilit. Pe măsură ce China lucrează pentru a avansa în cursa cuantică, acești doi sateliți le pot ajuta să le ofere un posibil avantaj.

Industria spațială a Europei (Agenția Spațială Europeană).

A nu fi pretuit de China, Agenția Spațială Europeană (SAE) și-a anunțat propriile planuri de a lansa un satelit QKD până în 2024. Sistemul, numit Vulturul-1, va petrece primii trei ani de la lansare pe orbită pentru a rula diagnosticarea tehnologiei. Satelitul real este furnizat de compania italiană SITAEL, în timp ce Tesat Spacecom, cu sediul în Germania, furnizează sarcina utilă QKD. Satelitul va fi condus de SES SA, o companie franco-luxemburgheză de telecomunicații. „Securitatea și suveranitatea europeană într-o lume viitoare a calculului cuantic sunt esențiale pentru succesul Europei și al statelor sale membre”, a explicat SES SA. CEO Steve Collar. El a adăugat că planul este „de a avansa comunicațiile cuantice și de a dezvolta sistemul Eagle-1 pentru a sprijini rețele europene sigure și suverane în viitor”. Pe lângă aceste trei companii, alte 17 vor fi implicate în planul ESA de a lansa un satelit QKD în spațiu.

Industria spațială din SUA (NASA).

În timp ce SUA lucrează la propriii sateliți QKD, Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu (NASA) se concentrează pe detectarea încurcăturii în spațiu. Proiectul se numeste SEAQUE (Space Entanglement Annealing Quantum Experiment) și va vedea dacă doi fotoni pot fi încurși în spațiu. Potrivit investigatorului principal al SEAQUE, Dr. Paul Kwait de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign: „Avantajul încercării de a închide legătura din spațiu este că, practic, intensitatea luminii scade și, prin urmare, în pierderea este mult mai puțin să treci prin spațiul liber decât ar fi încercarea de a trimite un semnal. prin fibre.” Cercetătorii plănuiesc să lanseze Sistemul SEAQUE (nu mai mare decât o cutie de lapte) la sfârșitul acestui an. Sistemul va fi apoi atașat la exteriorul Stației Spațiale Internaționale (ISS). Acolo, cercetătorii pot testa încâlcirea.

„SEAQUE va crea încurcare printr-un proces numit conversie în jos parametrică spontană, în care un singur foton trece printr-un cristal neliniar și produce doi fotoni fii care au o energie mai mică”, a declarat un 2022. Știință populare articol. Pentru fiecare foton introdus, ar trebui eliberată o pereche de fotoni fiice încâlciți. Cercetătorii vor folosi un detector pentru a număra numărul de fotoni generați de sursa încurcată. NASA intenționează, de asemenea, să testeze o tehnică diferită în care SEAQUE poate ajuta transmițătorii și receptorii "autovindecare” din radiația spațială. Dacă ambele experimente merg bine, SEAQUE ar fi doar primul din multe faze care va stabili un internet cuantic încurcat.

Ajutând industria spațială să dezvolte un internet cuantic

Cu conexiunile încurcate pe distanțe lungi, datele, cum ar fi imaginile telescopului, pot fi trimise pe Pământ din spațiu într-un ritm mai rapid. Acest lucru le permite multor companii și guverne să lucreze la o structură globală pentru aceste conexiuni sau un internet cuantic. „Suntem mai aproape de a vedea Internetul cuantic ieșind în viață”, a adăugat LePoint. „Vedem acest lucru în știința inovatoare a NASA din 2020, fiind primul care a creat teleportarea la distanță lungă. Apoi, în 2021, o echipă de medici hologrami a fost „holoportat' în spațiu pentru a vizita astronauții care locuiesc la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS) folosind această teleportare la distanță lungă. NASA stabilește bazele pentru Internetul cuantic, care va duce la comunicații cuantice pentru comunicarea și tehnologia cu holograme.” Pe măsură ce industria spațială lucrează pentru a face spațiul mai prietenos cuantic, restul industriei cuantice va urmări fără îndoială progresul, sperând să folosească tehnologia în viitor.

Kenna Hughes-Castleberry este scriitoare la Inside Quantum Technology și Science Communicator la JILA (un parteneriat între Universitatea din Colorado Boulder și NIST). Bataile ei de scris includ tehnologia profundă, metaversul și tehnologia cuantică.