Inside Scoop від Inside Quantum Technology: Quantum and the Space Industry

Перетин квантових обчислень із космічною індустрією дозволяє зіткнутися двом технологіям наступного покоління. З такими явищами, як квантова заплутаність, квантові пристрої в космосі, як-от Супутники, може започаткувати наступний етап квантової технології: квантовий Інтернет. За даними компанії квантових обчислень IonQГоловний науковий співробітник Кріс Монро: «Два варіанти використання квантових технологій у космосі включають (а) безпечний зв’язок, навіть через декілька вузлів, що забезпечується законами квантової фізики, і (б) розподілені датчики, які можуть вимірювати певні величини з дуже низьким рівнем шуму. У будь-якому випадку для каналів зв’язку знадобляться квантові комп’ютери на кожному вузлі як ретранслятор, таким чином уникаючи потреби в невеликих легких квантових комп’ютерних системах».

В даний час квантові супутники, що розробляються, використовують QKD (Quantum Key Distribution), що означає, що одержувач і відправник спільно використовують набір ключів. Це забезпечує більш безпечне з’єднання. У майбутніх супутникових проектах сподіваються використовувати квантову заплутаність, щоб створити ще більше безпечний і швидше посилання. За даними 2022 р Forbes стаття: «Квантовий зв’язок дозволяє телепортувати інформацію зі швидкістю світла, але також означає, що будь-яка спроба перехопити сигнал негайно розриває зв’язок, унеможливлюючи злом». Ці більш безпечні зв’язки можуть змінити багато різних галузей. Колишній вчений-ракетник НАСА Олімпія Лепойнт пояснив, що «швидше за все, ми побачимо супутники, перетворені на використання квантових комунікацій, які запобігатимуть банківським даним, даним лікарень і порушенням національної безпеки». Хоча ці заплутані зв’язки можуть змінити правила гри, їх складно підтримувати, оскільки квантова заплутаність досить крихка. Як ви побачите в наступних розділах, багато країн працюють над створенням квантово-заплутаних зв’язків у космосі, просто використовуючи різні методи.

Китайська гонка в космос

Китай став першим, хто надіслав а QKD супутник у космос. Супутник під назвою Micius був запущений у 2016 році та міг підключатися до наземних станцій на відстані понад 1200 км одна від одної. У липні 2022 року Китай запустив другий супутник QKD, вага якого становить приблизно одну шосту від Micius. "Відповідно до Science Daily, У серпні китайська космічна лабораторія Tiangong 2 передала ключі квантового шифрування чотирьом наземним станціям, здатним отримувати квантові ключі від орбітального супутника Micius, який використовує космічну станцію як ретранслятор. Forbes стаття заявив. Оскільки Китай намагається вирватися вперед у квантовій гонці, ці два супутники можуть допомогти йому отримати можливу перевагу.

Космічна промисловість Європи (Європейське космічне агентство).

Щоб не залишитися позаду Китаю, Європейське космічне агентство (ESA) оголосив про власні плани запустити супутник QKD до 2024 року. Система під назвою Орел-1, перші три роки після запуску проведе на орбіті, щоб провести діагностику технології. Фактичний супутник надає італійська компанія SITAEL, а німецька Tesat Spacecom надає корисне навантаження QKD. Супутником керуватиме SES SA, франко-люксембурзька телекомунікаційна компанія. «Європейська безпека та суверенітет у майбутньому світі квантових обчислень мають вирішальне значення для успіху Європи та її держав-членів», — пояснюють у SES SA. Генеральний директор Стів Коллар. Він додав, що план полягає в «просуненні квантових комунікацій і розвитку системи Eagle-1 для підтримки безпечних і суверенних європейських мереж у майбутньому». Окрім цих трьох компаній, ще 17 компаній братимуть участь у плані ESA щодо запуску супутника QKD у космос.

Космічна промисловість США (НАСА).

Поки США працюють над власними супутниками QKD, Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору (NASA) фокусується на виявленні заплутаності в просторі. Проект називається МОРСЬКИЙ (Space Entanglement Annealing Quantum Experiment) і він побачить, чи можуть два фотони бути заплутаними в просторі. За словами головного дослідника SEAQUE, Доктор Пол Квейт з Університету Іллінойсу Урбана-Шампейн: «Перевага спроби закрити зв’язок із космосу полягає в тому, що інтенсивність світла в основному падає, і, отже, у втраті набагато менше проходить через вільний простір, ніж це було б при спробі надіслати сигнал через волокно». Дослідники планують запустити Система SEAQUE (не більше коробки молока) наприкінці цього року. Потім система буде прикріплена до зовнішньої частини Міжнародної космічної станції (МКС). Там дослідники можуть перевірити наявність заплутаності.

«SEAQUE збирається створити заплутаність за допомогою процесу, який називається спонтанним параметричним перетворенням вниз, у якому один фотон проходить через нелінійний кристал і виробляє два дочірніх фотони з нижчою енергією», — заявив 2022 рік. Popular Science стаття. Для кожного введеного фотона має вивільнитися пара заплутаних дочірніх фотонів. Дослідники використовуватимуть детектор, щоб підрахувати кількість фотонів, утворених заплутаним джерелом. NASA також планує випробувати іншу техніку, за допомогою якої SEAQUE може допомогти передавачам і приймачам.самовідновлення” від космічної радіації. Якщо обидва ці експерименти пройдуть успішно, SEAQUE стане лише першим із багатьох етапів, який створить заплутаний квантовий Інтернет.

Допомога космічній галузі в розробці квантового Інтернету

За допомогою заплутаних з’єднань на великій відстані такі дані, як зображення телескопа, можна надсилати на Землю з космосу з більшою швидкістю. Це дає змогу багатьом компаніям і урядам працювати над загальною структурою для цих зв’язків або квантовим Інтернетом. «Ми ближче до появи квантового Інтернету», — додав ЛеПойнт. «Ми бачимо це в науковому прориві NASA 2020 року, коли ми першими створили телепортацію на великі відстані. Потім у 2021 році команда лікарів-голограм була 'голопортований' у космос, щоб відвідати астронавтів, які живуть на борту Міжнародної космічної станції (МКС), використовуючи цю телепортацію на великі відстані. NASA закладає основу для квантового Інтернету, який призведе до квантового зв’язку для голограмного зв’язку та технологій». Оскільки космічна індустрія працює над тим, щоб зробити космос більш сприятливим для квантової техніки, решта квантової індустрії, без сумніву, слідуватиме прогресу, сподіваючись використовувати цю технологію в майбутньому.

Кенна Хьюз-Кастлберрі є штатним автором Inside Quantum Technology і науковим комунікатором JILA (партнерство між Університетом Колорадо в Боулдері та NIST). Її ритми написання включають глибинні технології, метавсесвіт і квантові технології.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-the-space-industry/