Εταιρείες όπως η Vector Atomic και η Infleqtion βοηθούν τον στρατό να αξιοποιήσει τις κβαντικές τεχνολογίες για να αναπτύξει υπόγεια ανίχνευση, ασφαλείς επικοινωνίες και εναλλακτικές λύσεις στο GPS.
By Τζέρεμι Μπόγκαϊσκι
Ifένα κατασκοπευτικό μπαλόνι που επιπλέει ψηλά πάνω από τις ΗΠΑ είναι ένα παράδειγμα τεχνολογικού πολέμου του 19ου αιώνα, σκεφτείτε το κβαντικό ως το εγγύς μέλλον.
Το Πεντάγωνο εδώ και χρόνια αναζητά νέους τρόπους για να χρησιμοποιήσει την κβαντική φυσική για να διεξάγει πόλεμο, είτε πρόκειται για την ανάπτυξη ισχυρότερων υπολογιστών, την υποστήριξη του GPS, την ενίσχυση της ασφάλειας των επικοινωνιών ή τη δημιουργία μέσων επιτήρησης που θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν καλύτερα βυθισμένα υποβρύχια και υπόγειες αποθήκες. Υπάρχει επείγουσα ανάγκη: και η Κίνα επενδύει πολλά στην προώθηση αυτών των δυνατοτήτων.
Πάρτε για παράδειγμα το GPS. Σε περίπτωση ένοπλης σύγκρουσης μεταξύ των ΗΠΑ και της Κίνας, ένα από τα πρώτα πράγματα που θα στόχευαν και οι δύο πλευρές θα ήταν το παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης της άλλης χώρας. Φανταστείτε το χάος στο έδαφος και τη σύγχυση στον ουρανό χωρίς αυτό.
Οι ερευνητές αναπτύσσουν κβαντικά ενισχυμένα συστήματα πλοήγησης που θα επιτρέψουν στα πλοία και τα αεροσκάφη να παραμείνουν στην πορεία τους σε περίπτωση διακοπής του GPS, καθώς και να καθοδηγήσουν πυραύλους στους στόχους τους με μεγαλύτερη ακρίβεια. Μέρος αυτού περιλαμβάνει τη δημιουργία πιο ακριβών ατομικών ρολογιών, καθώς το GPS είναι στην καρδιά ένα σύστημα χρονισμού — ο υπολογισμός της διαφοράς χρόνου μεταξύ δορυφόρων και δεκτών στο έδαφος. Η τεχνολογία θα είναι έτοιμη μέσα σε πέντε χρόνια, δήλωσε ο Michael Hayduk, αναπληρωτής διευθυντής του Ερευνητικού Εργαστηρίου της Πολεμικής Αεροπορίας.
«Αυτό θα αλλάξει τον κόσμο με αρκετά αξιοσημείωτους τρόπους και δεν χρειάζεται να περιμένετε πολύ για αυτό», είπε ο William Clark, φυσικός και αντιπρόεδρος στο Infleqtion, μια startup που είναι ένας από τους ηγέτες στον τομέα. Forbes.
ΕΤΟΙΜΟΣ Ή ΟΧΙ
Η εκτίμηση του Υπουργείου Άμυνας για την ετοιμότητα και τον αναμενόμενο στρατιωτικό αντίκτυπο μιας σειράς κβαντικών τεχνολογιών.
Στον τεχνολογικό αγώνα του με την Κίνα, το Πεντάγωνο έχει αυξήσει τις δαπάνες για έρευνα και ανάπτυξη σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων των κβαντικών επιστημών. Οι κυβερνητικές υπηρεσίες είχαν να δαπανήσουν 918 εκατομμύρια δολάρια για κβαντική Ε&Α το οικονομικό 2022, από 449 εκατομμύρια δολάρια το 2019, με κύριους χρηματοδότες το Εργαστήριο Έρευνας της Πολεμικής Αεροπορίας, την Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Άμυνας και το Γραφείο Ναυτικής Έρευνας. Οι συνεισφορές τους έχουν συμπληρωθεί με αυξανόμενα ποσά επιχειρηματικών κεφαλαίων. Οι αμερικανικές κβαντικές νεοφυείς επιχειρήσεις συγκέντρωσαν χρηματοδότηση 870 εκατομμυρίων δολαρίων το 2022, σύμφωνα με το Pitchbook, σχεδόν διπλάσιο το 2020.
Το μεγαλύτερο μέρος της εστίασης έχει δοθεί στην ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών. Ενώ ο κλασικός υπολογισμός βασίζεται σε «bits» που είναι είτε ένα είτε μηδέν, ο κβαντικός υπολογισμός χρησιμοποιεί υποατομικά σωματίδια ως «qubits». Λόγω του κβαντικού φαινομένου της υπέρθεσης, τα qubits μπορεί να είναι ένα και μηδέν ταυτόχρονα, ή αναλογίες μεταξύ τους, κάτι που θα μπορούσε να τους επιτρέψει να χρησιμοποιούνται για την γρήγορη επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων που είναι πέρα από τα σημερινά μηχανήματα.
Χρήσιμοι κβαντικοί υπολογιστές μπορεί να απέχουν μια δεκαετία ή περισσότερο, αλλά ορισμένες από τις υποκείμενες έρευνες για τον έλεγχο μεμονωμένων ατόμων και φωτονίων βρίσκονται στο κατώφλι να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ακριβέστερων αισθητήρων, συμπεριλαμβανομένων αυτών που παρακολουθούν την κίνηση, όπως τα επιταχυνσιόμετρα και τα γυροσκόπια, όπως καθώς και συσκευές που ανιχνεύουν μικρές αλλαγές στη δύναμη της βαρύτητας και των μαγνητικών πεδίων.
ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΠΗΜΑ
Ο στρατός εξετάζει μια σειρά εφαρμογών για την κβαντική τεχνολογία.
Αναφορές για το 2017 Μια κινεζική ανακάλυψη στην κβαντική μαγνητομετρία δημιούργησε εικασίες ότι μπορεί να είναι σε θέση να αναπτύξει ένα αερομεταφερόμενο δίκτυο συσκευών για τον εντοπισμό υποβρυχίων από μίλια μακριά. Πολλοί ειδικοί είναι δύσπιστοι, αλλά μακροπρόθεσμα αναμένεται ότι τα κβαντικά βαρύμετρα και τα μαγνητόμετρα θα είναι σε θέση να χαρτογραφήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια υπόγεια χαρακτηριστικά όπως κοιτάσματα πετρελαίου και ορυκτών, πίνακες νερού, αποθήκες και σήραγγες.
Κρυπτογράφηση
Η απειλή για επιτεύγματα από την Κίνα στον κβαντικό υπολογισμό έχει ήδη αντίκτυπο στην ασφάλεια στον κυβερνοχώρο. Οι γνώστες της εθνικής ασφάλειας λένε ότι η Κίνα και άλλες εχθρικές χώρες είναι συλλογή κρυπτογραφημένων επικοινωνιών και άλλα ευαίσθητα δεδομένα από τις ΗΠΑ και αποθήκευση τους μέχρι την ημέρα που οι κβαντικοί υπολογιστές είναι αρκετά ισχυροί ώστε να σπάσουν την κρυπτογράφηση τους.
Πέρυσι, η κυβέρνηση Μπάιντεν και το Κογκρέσο έλαβαν μέτρα για να ωθήσουν τις κυβερνητικές υπηρεσίες στη μετάβαση σε νέες «μετα-κβαντικές» κρυπτογραφικές μεθόδους που πιστεύεται ότι είναι απόρθητες στους κβαντικούς υπολογιστές.
Η Κίνα παίρνει μια διαφορετική και πιο ακριβή αντιμετώπιση της απειλής της διάρρηξης κβαντικού κώδικα. Η χώρα έχει αναπτύξει δίκτυα χιλιάδων μιλίων καλωδίων οπτικών ινών που συνδέουν μεγάλες πόλεις που διανέμουν τυχαία κβαντικά κλειδιά μέσω φωτονίων για την ασφάλεια των επικοινωνιών. Λόγω της φύσης της κβαντικής μηχανικής, πιστεύεται ότι οποιαδήποτε απόπειρα υποκλοπής σε ένα τέτοιο δίκτυο θα αλλοίωνε τα φωτόνια, προειδοποιώντας τους χρήστες. Η Κίνα είναι επίσης η πρώτη χώρα που επιδεικνύει διανομή κβαντικών κλειδιών μέσω δορυφόρου.
Με τη δύναμη αυτών των προσπαθειών, η Κίνα προηγήθηκε των ΗΠΑ στις κβαντικές επικοινωνίες, α RAND μελέτη ολοκληρώθηκε πέρυσι. Οι ΗΠΑ προηγούνται στον κβαντικό υπολογισμό, ενώ δεν είναι σαφές εάν κάποιο από τα δύο έχει πλεονέκτημα στην ανίχνευση, έγραψαν οι ερευνητές της RAND.
Χρονισμός και Πλοήγηση
Η τρέχουσα γενιά δορυφορικών GPS μπορεί να εκτιμήσει τοποθεσίες μόνο σε απόσταση τριών μέτρων. Η κβαντική φυσική θα επέτρεπε μεγαλύτερη ακρίβεια.
Στα εργαστήρια, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει πιο ακριβή ατομικά ρολόγια σε μέγεθος δωματίου βασισμένα σε οπτικά λέιζερ που θα έχανε ένα δευτερόλεπτο μετά από δισεκατομμύρια χρόνια. Η Vector Atomic συγκαταλέγεται σε μια χούφτα εταιρειών που εργάζονται για την ανάπτυξη μικρότερων, πιο ανθεκτικών ρολογιών για καθημερινή χρήση πεδίου, ανταλλάσσοντας την κορυφαία απόδοση των εργαστηριακών ανακαλύψεων με αξιοπιστία και πρακτικότητα.
Το περασμένο καλοκαίρι στις πολυεθνικές ναυτικές ασκήσεις Rim of the Pacific (RIMPAC), η startup με έδρα την Καλιφόρνια είπε ότι παρουσίασε οπτικά ρολόγια πλοίων σε μια σχετικά συμπαγή συσκευασία 40 λίτρων που απομακρύνθηκε από την ακρίβεια κατά 10 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά από περίπου μία ώρα. Τα τρέχοντα δορυφορικά ρολόγια GPS μετακινούνται τόσο πολύ μετά από 20 δευτερόλεπτα.
Αυτό το είδος βελτίωσης θα μπορούσε να έχει πολλά οφέλη. Το GPS θα παραμείνει ακριβές με λιγότερο συχνές ενημερώσεις στα δορυφορικά ρολόγια από το έδαφος. Σε συνδυασμό με δορυφόρους χαμηλής τροχιάς της Γης, οι οποίοι θα έφερναν τα σήματα GPS πιο κοντά, ο ακριβέστερος χρονισμός θα βελτίωνε την ακρίβεια εντός εκατοστών. Αυτό θα σήμαινε, για παράδειγμα, ότι το GPS θα μπορούσε να κρατά οχήματα χωρίς οδηγό στη λωρίδα τους.
Ο καλύτερος συγχρονισμός θα επέτρεπε επίσης την πιο αποτελεσματική χρήση των κυψελοειδών και άλλων ασύρματων δικτύων, συσσωρεύοντας περισσότερους χρήστες σε φάσμα που επί του παρόντος θεωρείται εξαιρετικά συμφορημένο.
Φορητά ατομικά ρολόγια θα μπορούσαν να τοποθετηθούν σε αεροσκάφη ή οχήματα εδάφους. Θα επέτρεπε στις αμερικανικές δυνάμεις να δημιουργήσουν προσωρινά τοπικά δίκτυα GPS γύρω από τα πεδία μάχης με σήματα επικοινωνίας που θα ήταν πολύ ισχυρά για να διαταραχθούν, ενώ οι ΗΠΑ εμπόδισαν τα εχθρικά διαστημικά συστήματα πλοήγησης, δήλωσε ο διευθύνων σύμβουλος της Vector Atomic, Jamil Abo-Shaeer, ο οποίος διαχειριζόταν κβαντικά προγράμματα στο DARPA. από το 2010 έως το 2014.
Η εταιρεία, η οποία δεν έχει λάβει χρηματοδότηση επιχειρηματικών συμμετοχών, ενώ συγκεντρώνει κυβερνητικές ερευνητικές συμβάσεις άνω των 50 εκατομμυρίων δολαρίων, εργάζεται σε έργα με το Ναυτικό και την DARPA για να συρρικνώσει τα ρολόγια της ώστε να είναι μικρότερα από τις χειραποσκευές.
Επίσης στο RIMPAC, η Vector Atomic παρουσίασε ένα συμπαγές κβαντικό βαρυόμετρο σε συνδυασμό με ένα τυπικό σύστημα αδρανειακής πλοήγησης που υπόσχεται να επιτρέπει στα πλοία του ναυτικού να πλοηγούνται χωρίς GPS. Η συσκευή μετρά μικροσκοπικές αλλαγές στην τοπική δύναμη της βαρύτητας λόγω διακυμάνσεων στο υποθαλάσσιο έδαφος. Συγκρίνοντας τις μετρήσεις με έναν βαρυτικό χάρτη, η συσκευή ήταν σε θέση να διορθώσει τη μετατόπιση στο σύστημα αδρανειακής πλοήγησης του πλοίου για να καθορίσει με ακρίβεια τη θέση του σκάφους για τρεις εβδομάδες χρήσης, είπε ο Abo-Shaeer.
Η εταιρεία πιστεύει ότι σε δύο με τρία χρόνια θα είναι σε θέση να ξεκινήσει την εμπορευματοποίηση μιας ενεργειακά αποδοτικής έκδοσης αρκετά μικρής ώστε να χωράει σε πορτμπαγκάζ αυτοκινήτου.
Αρκετές άλλες εταιρείες εργάζονται σε κβαντικούς αδρανειακούς αισθητήρες, συμπεριλαμβανομένου του Q-CTRL με έδρα την Αυστραλία, το οποίο σχεδιάζει επί τόπου επίδειξη στα μέσα του 2023 ενός συστήματος πλοήγησης με δυνατότητα κβαντικής λειτουργίας με συνεργάτη την Advanced Navigation. Το Infleqtion με έδρα το Κολοράντο αποτελεί μέρος ενός έργου στο Ηνωμένο Βασίλειο για την ανάπτυξη ενός συστήματος κβαντικής θέσης για μεμονωμένα οχήματα. Ένα κβαντικό γυροσκόπιο που κατασκευάζει η εταιρεία για την πρωτοβουλία θα δοκιμαστεί σε πτήση το 2024.
Διαβιβάσεις
Με τη χρηματοδότηση της DARPA, η Infleqtion, η οποία άλλαξε πέρυσι το όνομά της από ColdQuanta, αναπτύσσει επίσης κβαντικούς ραδιοφωνικούς δέκτες για να αντικαταστήσει τα δορυφορικά πιάτα. Μπορούν να συντονιστούν σε συχνότητες σε όλο το φάσμα, από τις ζώνες HF και UHF που χρησιμοποιούνται από στρατιωτικά τακτικά ραδιόφωνα μέχρι τη ζώνη K που χρησιμοποιείται από το ευρυζωνικό δίκτυο δορυφορικών Starlink της SpaceX. Η τεχνολογία θα επιτρέψει σε μία συσκευή να αντικαταστήσει αυτό που κάνουν δέκα διαφορετικά σετ δεκτών σήμερα, είπε ο Clark.
Έως το 2025, η εταιρεία σχεδιάζει να επιδείξει έναν δέκτη έξι ζωνών σε μέγεθος τσέπης με λέιζερ και ηλεκτρονικά οπίσθια εξαρτήματα που έχουν συρρικνωθεί στο μέγεθος ενός μικρού κουτιού παπουτσιών.
Περαιτέρω, ο Clark είπε ότι παρόμοια τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ενός ρυθμιζόμενου πομπού πολλαπλών ζωνών. «Αυτό θα ήταν το Άγιο Δισκοπότηρο», είπε Forbes. «Θα ήταν σαν τον επικοινωνιακό σας Star Trek, πλήρης μετάδοση και λήψη σε μια μικρή συσκευή».
Ανταγωνισμός
Ενώ η Σοβιετική Ένωση παρήγαγε μερικούς από τους μεγαλύτερους θεωρητικούς φυσικούς του 20ου αιώνα, δεν υπάρχουν πολλά σημάδια ότι η Ρωσία αναπτύσσει σημαντικές κβαντικές τεχνολογίες σήμερα, είπε ο ερευνητής της RAND Έντουαρντ Πάρκερ. Forbes.
Το έργο της Κίνας στην κβαντική τεχνολογία συγκεντρώνεται σε μεγάλα εθνικά εργαστήρια. Αυτό μπορεί να το φέρει σε μειονεκτική θέση στην εμπορευματοποίηση κβαντικών αισθητήρων σε σύγκριση με τις ΗΠΑ, με τη σειρά ιδιωτικών εταιρειών τους, είπε ο Parker.
«Η πραγματική πρόοδος στην κβαντική ανίχνευση που πρέπει να γίνει τώρα δεν είναι απαραίτητα εργαστηριακή ή ακαδημαϊκή εργασία, αλλά για να γίνει επιτόπιος», είπε ο Πάρκερ. «Δεν είναι σαφές για μένα αν έχουν την υποδομή του ιδιωτικού τομέα για να κάνουν αυτό το είδος σκληρής δουλειάς».
ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΑΠΟ ΦΟΡΕΣ
Πηγή: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- να-αποτρέψει-την-Κίνα-στον-κβαντικό-τεχνολογικό-πόλεμο/