Inside Quantum Technologys Inside Scoop: Quantum and the Space Industry

Skärningen mellan kvantdatorer och rymdindustrin gör att två nästa generations tekniker kan kollidera. Med fenomen som kvantintrassling, kvantanordningar i rymden, som t.ex satelliter, kan möjliggöra nästa steg av kvantteknologi: kvantinternet. Enligt quantum computing företag IonQchefsforskare Chris Monroe: "Två användningsfall för kvantteknik i rymden inkluderar (a) säker kommunikation, även över flera noder, säkerställd av kvantfysikens lagar, och (b) distribuerade sensorer som kan mäta vissa kvantiteter med mycket lågt brus. I båda fallen skulle kommunikationskanalerna kräva kvantdatorer vid varje nod som repeaterkretsar, vilket skulle undanröja behovet av små lätta kvantdatorsystem."

För närvarande använder kvantsatelliterna som utvecklas QKD (Quantum Key Distribution), vilket innebär att en uppsättning nycklar delas mellan mottagaren och sändaren. Detta möjliggör en säkrare anslutning. Framtida satellitprojekt hoppas kunna använda kvantintrassling för att skapa en ännu mer säkra och snabbare länk. Enligt en 2022 forbes Artikeln: "Den kvantintrasslade länken tillåter teleportering av information med ljusets hastighet, men innebär också att varje försök att fånga upp signalen omedelbart bryter länken, vilket gör hacking omöjligt." Dessa säkrare kopplingar kan förändra många olika branscher. Tidigare NASA-raketforskare Olympia LePoint förklarade att "vi med största sannolikhet kommer att se satelliter konverteras för att utnyttja Quantum Communications som kommer att förhindra bankdata, sjukhusdata och nationella säkerhetsöverträdelser." Även om dessa intrasslade kopplingar kan vara spelförändrande, är de svåra att upprätthålla, eftersom quantum intrassling är ganska bräcklig. Som du kommer att se i följande avsnitt arbetar många länder med att få till kvantintrasslade förbindelser i rymden, bara med hjälp av olika metoder.

Kinas Race to Space

Kina blev den första att skicka en QKD satellit till rymden. Satelliten, som kallas Micius, lanserades 2016 och kunde ansluta sig till markstationer över 1200 2022 km från varandra. I juli XNUMX lanserade Kina en andra QKD-satellit som väger cirka en sjättedel av Micius. "Enligt Vetenskap Dagligen, I augusti sände Kinas Tiangong 2 Space Lab kvantkrypteringsnycklar till fyra markstationer som kunde ta emot kvantnycklar från den kretsande Micius-satelliten, som använder rymdstationen som en repeater. forbes Artikeln uppgav. Eftersom Kina arbetar för att ta sig framåt i kvantloppet, kan dessa två satelliter hjälpa till att ge dem en möjlig fördel.

Europas (Europeiska rymdorganisationen) rymdindustri

Inte att överträffas av Kina, European Space Agency (ESA) har tillkännagett sina egna planer på att skjuta upp en QKD-satellit till 2024. Systemet, kallad Örn-1, kommer att tillbringa de första tre åren efter lanseringen i omloppsbana för att köra diagnostik på tekniken. Själva satelliten tillhandahålls av det italienska företaget SITAEL, medan tyska Tesat Spacecom tillhandahåller QKD-nyttolasten. Satelliten kommer att drivas av SES SA, ett fransk-luxemburgsk telekommunikationsföretag. "Europeisk säkerhet och suveränitet i en framtida värld av kvantberäkningar är avgörande för framgången för Europa och dess medlemsländer", förklarade SES SA. VD Steve Collar. Han tillade att planen är "att främja kvantkommunikation och utveckla Eagle-1-systemet för att stödja säkra och suveräna europeiska nätverk i framtiden." Förutom dessa tre företag kommer 17 andra att vara involverade i ESA:s plan att skjuta upp en QKD-satellit i rymden.

USA:s (NASA) rymdindustri

Medan USA arbetar på sina egna QKD-satelliter, National Aeronautics and Space Administration (NASA) fokuserar på att upptäcka intrassling i rymden. Projektet heter SEAQUE (Space Entanglement Annealing Quantum Experiment) och det kommer att se om två fotoner kan intrasslas i rymden. Enligt SEAQUEs huvudutredare, Dr Paul Kwait från University of Illinois Urbana-Champaign: "Fördelen med att försöka stänga länken från rymden är att ljusintensiteten i princip faller av och därför i förlusten går mycket mindre genom ledigt utrymme än det skulle vara att försöka skicka en signal genom fiber." Forskarna planerar att lansera SEAQUE system (inte större än en mjölkkartong) sent i år. Systemet kommer sedan att fästas på utsidan av den internationella rymdstationen (ISS). Där kan forskarna testa för intrassling.

"SEAQUE kommer att skapa intrassling genom en process som kallas spontan parametrisk nedkonvertering, där en enda foton går genom en icke-linjär kristall och producerar två dotterfotoner som har lägre energi" sade en 2022 Popular Science artikel. För varje foton som matas in bör ett par intrasslade dotterfotoner frigöras. Forskarna kommer att använda en detektor för att räkna antalet fotoner som genereras av den intrasslade källan. NASA planerar också att testa en annan teknik där SEAQUE kan hjälpa sändarna och mottagarna "själv läka” från rymdstrålning. Om båda dessa experiment går bra, skulle SEAQUE bara vara den första i många faser att etablera ett intrasslat kvantinternet.

Hjälpa rymdindustrin att utveckla ett kvantinternet

Med långväga intrasslade anslutningar kan data, såsom teleskopbilder, skickas till jorden från rymden i en snabbare takt. Detta gör det möjligt för många företag och regeringar att arbeta på en övergripande struktur för dessa förbindelser, eller ett kvantinternet. "Vi är närmare att se Quantum Internet komma till existens," tillade LePoint. "Vi ser detta i NASA:s genombrottsvetenskap 2020 genom att vara först med att skapa teleportering på långa avstånd. Sedan 2021 var ett team av hologramläkare "holoporterad' till rymden för att besöka astronauter som bor ombord på den internationella rymdstationen (ISS) med hjälp av denna långdistansteleportering. NASA lägger grunden för Quantum Internet, som kommer att leda till kvantkommunikation för hologramkommunikation och teknologi." Eftersom rymdindustrin arbetar för att göra rymden mer kvantvänlig, kommer resten av kvantindustrin utan tvekan att följa framstegen i hopp om att kunna dra nytta av tekniken i framtiden.

Kenna Hughes-Castleberry är personalskribent på Inside Quantum Technology och Science Communicator vid JILA (ett partnerskap mellan University of Colorado Boulder och NIST). Hennes skrivbeats inkluderar djupteknologi, metaversen och kvantteknologi.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-the-space-industry/