สกู๊ป Inside Quantum Technology: ควอนตัมและอุตสาหกรรมอวกาศ

การตัดกันระหว่างควอนตัมคอมพิวติ้งกับอุตสาหกรรมอวกาศทำให้สองเทคโนโลยียุคหน้ามาชนกัน ด้วยปรากฏการณ์อย่างควอนตัมพัวพัน อุปกรณ์ควอนตัมในอวกาศ เช่น ดาวเทียมสามารถเปิดใช้งานเทคโนโลยีควอนตัมขั้นต่อไป: อินเทอร์เน็ตควอนตัม ตามที่บริษัทควอนตัมคอมพิวเตอร์ ไอออนคิวหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ คริสมอนโร: “กรณีการใช้งาน XNUMX กรณีสำหรับเทคโนโลยีควอนตัมในอวกาศ ได้แก่ (ก) การสื่อสารที่ปลอดภัย แม้ผ่านโหนดหลายโหนด ซึ่งรับรองโดยกฎของฟิสิกส์ควอนตัม และ (ข) เซ็นเซอร์แบบกระจายที่สามารถวัดปริมาณบางอย่างได้โดยมีสัญญาณรบกวนต่ำมาก ไม่ว่าในกรณีใด ช่องทางการสื่อสารจะต้องใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แต่ละโหนดเป็นวงจรทวนสัญญาณ ดังนั้นจึงเป็นการหลีกเลี่ยงความต้องการระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดเล็กน้ำหนักเบา”

ปัจจุบัน ดาวเทียมควอนตัมที่กำลังพัฒนาใช้ QKD (Quantum Key Distribution) ซึ่งหมายความว่าชุดของคีย์จะถูกแชร์ระหว่างผู้รับและผู้ส่ง สิ่งนี้ทำให้มีการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น โครงการดาวเทียมในอนาคตหวังว่าจะใช้การพัวพันของควอนตัมเพื่อสร้างสิ่งที่ยิ่งใหญ่กว่านั้น ปลอดภัย และลิงค์ที่เร็วกว่า ตาม พ.ศ. 2022 ฟอร์บ บทความ: “ลิงก์ควอนตัมพัวพันช่วยให้สามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลด้วยความเร็วแสง แต่ก็หมายความว่าความพยายามใด ๆ ที่จะสกัดกั้นสัญญาณจะตัดการเชื่อมต่อทันที ทำให้การแฮ็กเป็นไปไม่ได้” การเชื่อมโยงที่ปลอดภัยมากขึ้นเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย อดีตนักวิทยาศาสตร์ด้านจรวดของ NASA โอลิมเปีย เลอพอยต์ อธิบายว่า “เรามักจะเห็นดาวเทียมถูกแปลงให้ควบคุมการสื่อสารด้วยควอนตัม ซึ่งจะป้องกันข้อมูลธนาคาร ข้อมูลโรงพยาบาล และการละเมิดความมั่นคงของชาติ” แม้ว่าการเชื่อมต่อที่พัวพันกันเหล่านี้อาจเปลี่ยนเกม แต่ก็ยากที่จะรักษา เนื่องจากความพัวพันทางควอนตัมนั้นค่อนข้างเปราะบาง ดังที่คุณจะเห็นในหัวข้อต่อไปนี้ หลายประเทศกำลังพยายามทำให้การเชื่อมต่อที่พัวพันกันทางควอนตัมในอวกาศเกิดขึ้น เพียงแค่ใช้วิธีการที่แตกต่างกัน

การแข่งขันของจีนสู่อวกาศ

สาธารณรัฐประชาชนจีน กลายเป็นคนแรกที่ส่ง คิวเคดี ดาวเทียมสู่อวกาศ ดาวเทียมที่เรียกว่า Micius เปิดตัวในปี 2016 และสามารถเชื่อมต่อตัวเองกับสถานีภาคพื้นดินที่อยู่ห่างออกไปกว่า 1200 กม. ในเดือนกรกฎาคม 2022 จีนเปิดตัวดาวเทียม QKD ดวงที่สองซึ่งมีน้ำหนักประมาณ XNUMX ใน XNUMX ของดาวเทียม Micius "ตาม วิทยาศาสตร์รายวัน ในเดือนสิงหาคม Tiangong 2 Space Lab ของจีนได้ส่งคีย์เข้ารหัสควอนตัมไปยังสถานีภาคพื้นดิน XNUMX แห่งที่สามารถรับคีย์ควอนตัมจากดาวเทียม Micius ที่โคจรอยู่ ซึ่งใช้สถานีอวกาศเป็นตัวทวนสัญญาณ” ฟอร์บ บทความ ระบุไว้. ในขณะที่จีนกำลังดำเนินการเพื่อก้าวไปข้างหน้าในการแข่งขันควอนตัม ดาวเทียมทั้งสองนี้อาจช่วยให้พวกเขาได้เปรียบ

อุตสาหกรรมอวกาศของยุโรป (The European Space Agency)

ไม่แพ้จีน องค์การอวกาศยุโรป (อีเอสเอ) ได้ประกาศแผนการของตนเองที่จะปล่อยดาวเทียม QKD ภายในปี 2024 ระบบดังกล่าวเรียกว่า นกอินทรี -1จะใช้เวลาสามปีแรกหลังจากเปิดตัวในวงโคจรเพื่อดำเนินการวินิจฉัยเทคโนโลยี ดาวเทียมจริงนั้นจัดหาโดยบริษัท SITAEL ของอิตาลี ในขณะที่ Tesat Spacecom ของเยอรมันกำลังจัดหาเพย์โหลด QKD ดาวเทียมดังกล่าวจะดำเนินการโดย SES SA บริษัทโทรคมนาคมสัญชาติฝรั่งเศส-ลักเซมเบิร์ก “ความปลอดภัยและอำนาจอธิปไตยของยุโรปในโลกอนาคตของคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสำเร็จของยุโรปและประเทศสมาชิก” SES SA อธิบาย CEO สตีฟ คอลลาร์ เขาเสริมว่าแผนดังกล่าวคือ "เพื่อพัฒนาการสื่อสารควอนตัมและพัฒนาระบบ Eagle-1 เพื่อรองรับเครือข่ายยุโรปที่ปลอดภัยและมีอำนาจอธิปไตยในอนาคต" นอกจากบริษัททั้งสามนี้แล้ว บริษัทอื่นๆ อีก 17 แห่งจะมีส่วนร่วมในแผนการส่งดาวเทียม QKD สู่อวกาศของ ESA

อุตสาหกรรมอวกาศของสหรัฐฯ (NASA)

ขณะที่สหรัฐฯ กำลังพัฒนาดาวเทียม QKD ของตนเอง องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (นาซา) กำลังมุ่งเน้นไปที่การตรวจจับสิ่งกีดขวางในอวกาศ โครงการดังกล่าวมีชื่อว่า ซีค (Space Entanglement Annealing Quantum Experiment) และมันจะดูว่าโฟตอนสองตัวสามารถพันกันในอวกาศได้หรือไม่ ตามที่ผู้ตรวจสอบหลักของ SEAQUE ระบุว่า ดร. พอล ไควต จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์บานา-แชมเพน: “ข้อดีของการพยายามปิดทางเชื่อมจากอวกาศก็คือความเข้มของแสงโดยพื้นฐานจะหลุดออกไป ดังนั้นการสูญเสียจะผ่านพื้นที่ว่างน้อยกว่าการพยายามส่งสัญญาณ ผ่านไฟเบอร์” นักวิจัยวางแผนที่จะเปิดตัว ระบบซีค (ขนาดไม่เกินกล่องนม) ปลายปีนี้ จากนั้นระบบจะติดไว้ที่ด้านนอกของสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) นักวิจัยสามารถทดสอบการพัวพันได้ที่นั่น

“SEAQUE จะสร้างสิ่งกีดขวางผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการแปลงลงแบบพาราเมตริกที่เกิดขึ้นเอง ซึ่งโฟตอนเดี่ยวจะผ่านผลึกที่ไม่เชิงเส้นและผลิตโฟตอนลูกสาวสองตัวที่มีพลังงานต่ำกว่า” ระบุในปี 2022 นิยมวิทยา บทความ. สำหรับแต่ละโฟตอนที่ถูกป้อนเข้า ควรปล่อยโฟตอนที่ลูกสาวพันกันออกมาหนึ่งคู่ นักวิจัยจะใช้เครื่องตรวจจับเพื่อนับจำนวนโฟตอนที่เกิดจากแหล่งที่พันกัน นาซายังวางแผนที่จะทดสอบเทคนิคอื่นที่ SEAQUE สามารถช่วยเครื่องส่งและเครื่องรับได้”รักษาตัวเอง” จากการแผ่รังสีในอวกาศ หากการทดลองทั้งสองนี้ดำเนินไปได้ด้วยดี SEAQUE จะเป็นเพียงขั้นตอนแรกในหลาย ๆ ขั้นตอนในการสร้างอินเทอร์เน็ตควอนตัมที่ยุ่งเหยิง

ช่วยอุตสาหกรรมอวกาศพัฒนาอินเทอร์เน็ตควอนตัม

ด้วยการเชื่อมต่อระยะทางไกล ข้อมูล เช่น ภาพจากกล้องโทรทรรศน์ สามารถส่งจากอวกาศมายังโลกในอัตราที่เร็วกว่า ซึ่งช่วยให้บริษัทและรัฐบาลจำนวนมากสามารถทำงานบนโครงสร้างที่ครอบคลุมสำหรับการเชื่อมต่อเหล่านี้ หรืออินเทอร์เน็ตควอนตัม “เราใกล้จะได้เห็น Quantum Internet เกิดขึ้นแล้ว” LePoint กล่าวเสริม “เราเห็นสิ่งนี้ในวิทยาศาสตร์ที่ก้าวหน้าในปี 2020 ของ NASA ในการเป็นคนแรกที่สร้างเทเลพอร์ตระยะไกล จากนั้นในปี 2021 ทีมแพทย์โฮโลแกรมคือ 'โฮโลพอร์ต' สู่อวกาศเพื่อเยี่ยมนักบินอวกาศที่อาศัยอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) โดยใช้การเคลื่อนย้ายระยะไกลนี้ NASA กำลังสร้างรากฐานสำหรับอินเทอร์เน็ตควอนตัม ซึ่งจะนำไปสู่การสื่อสารควอนตัมสำหรับการสื่อสารและเทคโนโลยีโฮโลแกรม” ในขณะที่อุตสาหกรรมอวกาศพยายามทำให้อวกาศเป็นมิตรกับควอนตัมมากขึ้น อุตสาหกรรมควอนตัมที่เหลือจะติดตามความคืบหน้าอย่างไม่ต้องสงสัย โดยหวังว่าจะใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ในอนาคต

Kenna Hughes-Castleberry เป็นนักเขียนที่ Inside Quantum Technology และ Science Communicator ที่ JILA (ความร่วมมือระหว่าง University of Colorado Boulder และ NIST) จังหวะการเขียนของเธอมีทั้ง Deep Tech, Metaverse และเทคโนโลยีควอนตัม

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-the-space-industry/