Ο Quantum Space Race είναι εδώ

Η Ευρώπη μπαίνει στον αγώνα δρόμου για να βάλει σε μεγάλο βαθμό την κβαντική τεχνολογία στο διάστημα, με τουλάχιστον τρία δημόσια και ιδιωτικά εγχειρήματα για την εκτόξευση ενός κβαντικού δορυφόρου επικοινωνίας. Η τάση στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού θέτει το προφανές ερώτημα: πού είναι οι Ηνωμένες Πολιτείες σε αυτόν τον αγώνα που κυριαρχούν οι Κινέζοι από τότε που έστειλαν τον πρώτο κβαντικό δορυφόρο το 2016. Η απάντηση έχει στρατηγικές αλλά και τεχνολογικές επιπτώσεις.

Ένας κβαντικός δορυφόρος χρησιμοποιεί φωτόνια που είναι άρρηκτα συνδεδεμένα ή «μπλεγμένα» από την κβαντική φυσική, για να επικοινωνήσουν με έναν επίγειο σταθμό. Ο κβαντικός-μπλεγμένος σύνδεσμος επιτρέπει την τηλεμεταφορά πληροφοριών με την ταχύτητα του φωτός, αλλά σημαίνει επίσης ότι οποιαδήποτε προσπάθεια υποκλοπής του σήματος διακόπτει αμέσως τη σύνδεση, καθιστώντας αδύνατη την παραβίαση. Οι κβαντικοί δορυφόροι επικοινωνίας θα γίνουν κόμβοι όχι μόνο ενός μελλοντικού κβαντικού Διαδικτύου, αλλά κόμβοι για δίκτυα που δεν προστατεύονται από το hack για μεταφορά διαβαθμισμένων δεδομένων και επικοινωνιών - για να μην αναφέρουμε μια αρχιτεκτονική εντολών και ελέγχου που θα είναι αναπόσπαστο μέρος της κυριαρχίας του διαστημικού τομέα.

Τον περασμένο μήνα η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος ανακοίνωσε ένα σχέδιο για μια κοινοπραξία 20 εταιρειών για την εκτόξευση ενός κβαντικού δορυφόρου το 2024. Ο δορυφόρος θα χρησιμοποιεί τεχνολογία διανομής κβαντικών κλειδιών (QKD). δηλ. ανταλλαγή κλειδιών κρυπτογράφησης γνωστών μόνο μεταξύ κοινών μερών. για ευρωπαϊκά κβαντικά ασφαλή δίκτυα επικοινωνιών. Ο δορυφόρος θα πετάξει σε χαμηλή γήινη τροχιά (LEOLEO
) και θα συνδεθεί με ένα επιχειρησιακό κέντρο με έδρα το Λουξεμβούργο.

Τον Φεβρουάριο, η αεροδιαστημική εταιρεία SpeQtral με έδρα τη Σιγκαπούρη επίσης ανακοίνωσε θα εκτοξεύσει τον πρώτο της δορυφόρο QKD, SpeQtral-1, το 2024 με τη βοήθεια του Γραφείου Διαστημικής Τεχνολογίας και Βιομηχανίας της Σιγκαπούρης και της γαλλικής αεροδιαστημικής εταιρείας Thales. Χωρίς να περιμένει να ξεφύγει από αυτή την άποψη, η Virgin Orbit συνεργάστηκε με την βρετανική εταιρεία Arqit Quantum για τουλάχιστον πέντε εκτοξεύσεις των δορυφόρων LEO QKD, ξεκινώντας το 2023. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτές οι εκτοξεύσεις θα εξυπηρετούσαν πιθανούς κυβερνητικούς πελάτες με το «Ομοσπονδιακό Κβαντικό Σύστημα» της Arqit, το οποίο είναι προς το παρόν διαθέσιμο μόνο στα αμυντικά τμήματα των εθνών Five Eyes.

Το QKD είναι μια αποδεδειγμένη τεχνολογία: εταιρείες όπως η IDQuantique στην Ελβετία και η QLabs στην Αυστραλία παρέχουν κβαντική κρυπτογράφηση σε πελάτες εδώ και χρόνια (πλήρης αποκάλυψη: και οι δύο είναι μέλη ναυλωμένων της Quantum Alliance Initiative του Hudson Institute). Η ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας στο διάστημα είναι πιο δύσκολη και όλα αυτά τα δορυφορικά έργα θα είναι πειράματα —τουλάχιστον στην αρχή. Αλλά ήταν η Κίνα που εκτόξευσε τον πρώτο κβαντικό δορυφόρο το 2016, που ονομάστηκε Micius, και ένα χρόνο αργότερα τον χρησιμοποίησε για να καθορίσει πώς να επιτύχει επικοινωνία QKD μεγάλων αποστάσεων μεταξύ επίγειων σταθμών που απέχουν περισσότερο από 1200 km. Τον Ιούλιο η Κίνα έστειλε έναν δεύτερο δορυφόρο κβαντικής κρυπτογράφησης, που σύμφωνα με πληροφορίες είναι το ένα έκτο της μάζας του προκατόχου της του 2016.

Επιπλέον, σύμφωνα με Science Daily, τον Αύγουστο το διαστημικό εργαστήριο Tiangong-2 της Κίνας μετέδωσε κλειδιά κβαντικής κρυπτογράφησης σε τέσσερις επίγειους σταθμούς - τους ίδιους επίγειους σταθμούς που μπορούν να λαμβάνουν κβαντικά κλειδιά από τον δορυφόρο Micius που βρίσκεται σε τροχιά, ο οποίος χρησιμοποιεί τον διαστημικό σταθμό ως επαναλήπτη.

Όλα αυτά είναι βήματα προς τη δημιουργία ενός αστερισμού δορυφόρων συμβατών με κβαντική κρυπτογράφηση σε μια σειρά τροχιών, μεταφέροντας επικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων που δεν μπορούν να παραβιαστούν και είναι αδιαφανείς σε όσους δεν γνωρίζουν το κβαντικό κλειδί.

Πού είναι λοιπόν οι ΗΠΑ σε όλο αυτό; Παραδόξως, παρόλο που το πρώτο δίκτυο QKD δημιουργήθηκε από την Defense Advanced Research Projects Agency το 2003, η κυβέρνησή μας και ειδικά η Υπηρεσία Εθνικής Ασφάλειας μας ενδιαφέρθηκαν σε μεγάλο βαθμό σχετικά με τις δυνατότητες επικοινωνίας και QKD που βασίζεται σε εμπλοκή, ενώ υποδηλώνει το κινεζικό ενδιαφέρον στην τεχνολογία ήταν χάσιμο χρόνου και χρημάτων. Πρόσφατα το Ερευνητικό Εργαστήριο της Πολεμικής Αεροπορίας έχει χρηματοδοτήσει έρευνα σχετικά με τη χρήση drones για δίκτυα που εμπλέκονται με κβαντικά, αλλά όσοι επιβλέπουν αυτές τις προσπάθειες δεν βλέπουν πώς η χρήση μιας κβαντικής τεχνολογίας που λειτουργεί μόνο όταν ο δορυφόρος και ο επίγειος σταθμός βρίσκονται σε τέλεια ευθυγράμμιση, σηματοδοτεί μεγάλη βελτίωση στα τρέχοντα συστήματα.

Αν και τα ΤΣΙΠ των Η.Π.ΑΓΟΦΟΎΣ
και Science Act του 2022, που υπεγράφη από τον Πρόεδρο Μπάιντεν τον Αύγουστο, διαθέτει περισσότερα από 153 εκατομμύρια δολάρια ετησίως για τους κβαντικούς υπολογιστές και τα δίκτυα, δεν είναι πιθανό να ενθαρρύνει περισσότερη δουλειά για συστήματα που βασίζονται σε QKD στον ουρανό.

Αυτή η στάση ίσως πρέπει να αλλάξει, ωστόσο, εάν οι Κινέζοι και οι Ευρωπαίοι είναι σε θέση να δείξουν πώς να δημιουργήσουν ένα αληθινό δίκτυο βασισμένο στο QKD χρησιμοποιώντας πολλούς δορυφόρους συνδεδεμένους σε πολλούς επίγειους σταθμούς - ένα δίκτυο που δεν μπορεί ακόμη και ο πιο εξελιγμένος χάκερ.

Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα πράγματα, εάν οι ΗΠΑ πρόκειται να μπουν στην κούρσα των κβαντικών δορυφόρων, είναι απίθανο να το κάνουν από μόνες τους. Αντίθετα, όσοι θα ήθελαν να δουν την Αμερική να επωφελείται από αυτήν την αναδυόμενη τεχνολογική αντιστοίχιση θα πρέπει να ενθαρρύνουν έναν ξένο εταίρο να ενταθεί και να προσφερθεί να βοηθήσει να παρακινήσει τους επιστήμονες, τους μηχανικούς και τελικά την κυβέρνηση να κάνει αυτό το επόμενο μεγάλο κβαντικό άλμα, αυτή τη φορά στη σφαίρα του διαστήματος.