Inside Quantum Technology's Inside Scoop: Quantum and the Space Industry

Η διασταύρωση των κβαντικών υπολογιστών με τη διαστημική βιομηχανία επιτρέπει τη σύγκρουση δύο τεχνολογιών επόμενης γενιάς. Με φαινόμενα όπως η κβαντική εμπλοκή, οι κβαντικές συσκευές στο διάστημα, όπως π.χ δορυφόρους, μπορεί να ενεργοποιήσει το επόμενο στάδιο της κβαντικής τεχνολογίας: το κβαντικό διαδίκτυο. Σύμφωνα με την εταιρεία κβαντικών υπολογιστών IonQΕπικεφαλής Επιστήμονας Κρις Μονρόε: «Δύο περιπτώσεις χρήσης για την κβαντική τεχνολογία στο διάστημα περιλαμβάνουν (α) ασφαλείς επικοινωνίες, ακόμη και σε πολλαπλούς κόμβους, που διασφαλίζονται από τους νόμους της κβαντικής φυσικής, και (β) κατανεμημένους αισθητήρες που μπορούν να μετρήσουν ορισμένες ποσότητες με πολύ χαμηλό θόρυβο. Και στις δύο περιπτώσεις, τα κανάλια επικοινωνίας θα απαιτούσαν κβαντικούς υπολογιστές σε κάθε κόμβο ως κύκλωμα επαναλήπτη, αποφεύγοντας έτσι την ανάγκη για μικρά ελαφρά συστήματα κβαντικών υπολογιστών».

Επί του παρόντος, οι κβαντικοί δορυφόροι που αναπτύσσονται χρησιμοποιούν QKD (Quantum Key Distribution), που σημαίνει ότι ένα σύνολο κλειδιών μοιράζεται μεταξύ του δέκτη και του αποστολέα. Αυτό επιτρέπει μια πιο ασφαλή σύνδεση. Τα μελλοντικά δορυφορικά έργα ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν την κβαντική εμπλοκή για να δημιουργήσουν ακόμη περισσότερα προστατευμένο περιβάλλον και πιο γρήγορος σύνδεσμος. Σύμφωνα με ένα 2022 Forbes άρθρο: «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». Αυτές οι πιο ασφαλείς συνδέσεις μπορούν να μεταμορφώσουν πολλούς διαφορετικούς κλάδους. Πρώην επιστήμονας πυραύλων της NASA Olympia LePoint εξήγησε ότι «πιθανότατα θα δούμε δορυφόρους να μετατρέπονται σε αξιοποίηση Quantum Communications που θα αποτρέπουν τραπεζικά δεδομένα, νοσοκομειακά δεδομένα και παραβιάσεις εθνικής ασφάλειας». Ενώ αυτές οι μπερδεμένες συνδέσεις μπορεί να αλλάζουν το παιχνίδι, είναι δύσκολο να διατηρηθούν, καθώς η κβαντική εμπλοκή είναι αρκετά εύθραυστη. Όπως θα δείτε στις επόμενες ενότητες, πολλές χώρες εργάζονται για να πραγματοποιήσουν κβαντικές-μπλεγμένες συνδέσεις στο διάστημα, χρησιμοποιώντας απλώς διαφορετικές μεθόδους.

Ο αγώνας της Κίνας για το διάστημα

Κίνα έγινε ο πρώτος που έστειλε α QKD δορυφόρος στο διάστημα. Ονομάζεται Micius, ο δορυφόρος που εκτοξεύτηκε το 2016 και μπορούσε να συνδεθεί με επίγειους σταθμούς σε απόσταση άνω των 1200 χιλιομέτρων. Τον Ιούλιο του 2022, η Κίνα εκτόξευσε έναν δεύτερο δορυφόρο QKD που ζυγίζει περίπου το ένα έκτο του Micius. "Σύμφωνα με Science Daily, τον Αύγουστο, το διαστημικό εργαστήριο Tiangong 2 της Κίνας μετέδωσε κλειδιά κβαντικής κρυπτογράφησης σε τέσσερις επίγειους σταθμούς ικανούς να λαμβάνουν κβαντικά κλειδιά από τον δορυφόρο Micius που βρίσκεται σε τροχιά, ο οποίος χρησιμοποιεί τον διαστημικό σταθμό ως επαναλήπτη. Forbes άρθρο δηλωθείς. Καθώς η Κίνα εργάζεται για να προχωρήσει στην κβαντική κούρσα, αυτοί οι δύο δορυφόροι μπορεί να τους βοηθήσουν να τους δώσουν ένα πιθανό πλεονέκτημα.

Διαστημική βιομηχανία της Ευρώπης (The European Space Agency).

Για να μην ξεπεράσει η Κίνα, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) έχει ανακοινώσει τα δικά της σχέδια για εκτόξευση δορυφόρου QKD έως το 2024. Το σύστημα, που καλείται Αετός-1, θα περάσει τα πρώτα τρία χρόνια μετά την εκτόξευση σε τροχιά για να εκτελέσει διαγνωστικά για την τεχνολογία. Ο πραγματικός δορυφόρος παρέχεται από την ιταλική εταιρεία SITAEL, ενώ η γερμανική Tesat Spacecom παρέχει το ωφέλιμο φορτίο QKD. Ο δορυφόρος θα διαχειρίζεται η SES SA, μια γαλλολουξεμβουργιανή εταιρεία τηλεπικοινωνιών. «Η ευρωπαϊκή ασφάλεια και κυριαρχία σε έναν μελλοντικό κόσμο κβαντικών υπολογιστών είναι κρίσιμες για την επιτυχία της Ευρώπης και των κρατών μελών της», εξήγησε η SES SA. Διευθύνων Σύμβουλος Steve Collar. Πρόσθεσε ότι το σχέδιο είναι «η προώθηση των κβαντικών επικοινωνιών και η ανάπτυξη του συστήματος Eagle-1 για την υποστήριξη ασφαλών και κυρίαρχων ευρωπαϊκών δικτύων στο μέλλον». Εκτός από αυτές τις τρεις εταιρείες, άλλες 17 θα συμμετάσχουν στο σχέδιο της ESA να εκτοξεύσει έναν δορυφόρο QKD στο διάστημα.

Η διαστημική βιομηχανία των ΗΠΑ (NASA).

Ενώ οι ΗΠΑ εργάζονται στους δικούς τους δορυφόρους QKD, η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος (NASA) εστιάζει στην ανίχνευση εμπλοκής στο διάστημα. Το έργο ονομάζεται ΘΑΛΑΣΣΑ (Space Entanglement Annealing Quantum Experiment) και θα δει αν δύο φωτόνια μπορούν να εμπλακούν στο διάστημα. Σύμφωνα με τον κύριο ερευνητή της SEAQUE, Ο Δρ Πολ Κουέιτ του Πανεπιστημίου του Illinois Urbana-Champaign: «Το πλεονέκτημα της προσπάθειας να κλείσεις τη σύνδεση από το διάστημα είναι ότι η ένταση του φωτός βασικά πέφτει και επομένως στην απώλεια περνά πολύ λιγότερο από τον ελεύθερο χώρο από ό,τι θα προσπαθούσε να στείλει ένα σήμα μέσω φυτικών ινών». Οι ερευνητές σχεδιάζουν να ξεκινήσουν το Σύστημα SEAQUE (όχι μεγαλύτερο από ένα κουτί γάλακτος) στα τέλη του τρέχοντος έτους. Στη συνέχεια, το σύστημα θα συνδεθεί στο εξωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού (ISS). Εκεί οι ερευνητές μπορούν να δοκιμάσουν για εμπλοκή.

«Το SEAQUE πρόκειται να δημιουργήσει εμπλοκή μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αυθόρμητη παραμετρική καθοδική μετατροπή, κατά την οποία ένα μόνο φωτόνιο διέρχεται από έναν μη γραμμικό κρύσταλλο και παράγει δύο θυγατρικά φωτόνια που έχουν μικρότερη ενέργεια», δήλωσε το 2022. Popular Science άρθρο. Για κάθε φωτόνιο που εισάγεται, θα πρέπει να απελευθερώνεται ένα ζεύγος μπερδεμένων θυγατρικών φωτονίων. Οι ερευνητές θα χρησιμοποιήσουν έναν ανιχνευτή για να μετρήσουν τον αριθμό των φωτονίων που δημιουργούνται από την εμπλεκόμενη πηγή. Η NASA σχεδιάζει επίσης να δοκιμάσει μια διαφορετική τεχνική όπου το SEAQUE μπορεί να βοηθήσει τους πομπούς και τους δέκτες.αυτοθεραπεύω» από την διαστημική ακτινοβολία. Εάν και τα δύο αυτά πειράματα πάνε καλά, το SEAQUE θα ήταν μόνο το πρώτο σε πολλές φάσεις που θα δημιουργήσει ένα μπερδεμένο κβαντικό διαδίκτυο.

Βοηθώντας τη Διαστημική Βιομηχανία να αναπτύξει ένα Κβαντικό Διαδίκτυο

Με μπερδεμένες συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων, δεδομένα, όπως εικόνες τηλεσκοπίου, μπορούν να σταλούν στη Γη από το διάστημα με ταχύτερο ρυθμό. Αυτό δίνει τη δυνατότητα σε πολλές εταιρείες και κυβερνήσεις να εργαστούν σε μια γενική δομή για αυτές τις συνδέσεις, ή ένα κβαντικό Διαδίκτυο. «Είμαστε πιο κοντά στο να δούμε το Κβαντικό Διαδίκτυο να δημιουργείται», πρόσθεσε ο LePoint. «Το βλέπουμε αυτό στην πρωτοποριακή επιστήμη της NASA για το 2020 να είναι ο πρώτος που δημιούργησε τηλεμεταφορά μεγάλων αποστάσεων. Στη συνέχεια, το 2021, μια ομάδα γιατρών ολογραμμάτων ήταν «ολομεταφερόμενοςστο διάστημα για να επισκεφθείτε αστροναύτες που ζουν στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) χρησιμοποιώντας αυτήν την τηλεμεταφορά μεγάλων αποστάσεων. Η NASA θέτει τις βάσεις για το Κβαντικό Διαδίκτυο, το οποίο θα οδηγήσει σε κβαντικές επικοινωνίες για την επικοινωνία και την τεχνολογία ολογράμματος». Καθώς η διαστημική βιομηχανία εργάζεται για να κάνει το διάστημα πιο φιλικό προς τα κβαντικά, η υπόλοιπη κβαντική βιομηχανία αναμφίβολα θα ακολουθήσει την πρόοδο, ελπίζοντας να αξιοποιήσει την τεχνολογία στο μέλλον.

Ο Kenna Hughes-Castleberry είναι συγγραφέας προσωπικού στο Inside Quantum Technology και Επιστήμονας Επικοινωνίας στο JILA (μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου του Κολοράντο Boulder και του NIST). Τα συγγραφικά της beats περιλαμβάνουν τη βαθιά τεχνολογία, το μετασύμπαν και την κβαντική τεχνολογία.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-the-space-industry/