Квантовая сеть взлетает … в космос

Компания Boeing объявила сегодня, что ее квантовый спутник под названием Q4S будет запущен в 2026 году, чтобы продемонстрировать возможности обмена квантовыми переплетениями на орбите.

Когда дело доходит до космических квантовых коммуникаций, только у Китая есть спутник на орбите. Фактически, первый специализированный китайский спутник квантовой связи был запущен в 2016 году. Европа и Канада планируют запустить спутники в 2025 или 2026 году. И с объявлением Boeing, сделанным на Всемирном конгрессе Quantum, который проходит недалеко от Вашингтона, Округ Колумбия, Соединенные Штаты теперь присоединяются к клубу.

Компания Boeing “решает проблему обмена данными в космосе”, – говорит Джей Лоуэлл, главный инженер по прорывным вычислениям, сетям и датчикам в Boeing.

“Эта демонстрация призвана укрепить роль Boeing как первопроходца, раздвигающего границы возможного”, – говорит Лоуэлл. “Boeing делает гораздо больше, чем просто участвует в квантовых исследованиях. Мы прокладываем путь к внедрению и масштабированию квантовых технологий для глобальных приложений ”.

По данным Boeing, квантовые коммуникации космического базирования находят применение во многих коммерческих, гражданских и военных секторах. Работа технологии уже была продемонстрирована в лабораторных условиях, и запуск в 2026 году продемонстрирует версию, защищенную от воздействия космического пространства.

Квантовые коммуникации полагаются на запутанность для абсолютно безопасной связи, но фотоны быстро распадаются на больших расстояниях. Отправка луча прямо на спутник в космосе, а затем обратно к месту назначения на Земле, потенциально может решить некоторые проблемы – при условии, что спутник способен ретранслировать сигнал обратно, не нарушая запутанности. Именно для этого и предназначена технология Boeing “swapping”.

Объединение наземных квантовых сетей на меньшие расстояния, которые подключаются к существующей оптоволоконной инфраструктуре, со спутниковыми ретрансляторами может помочь заложить основу для глобального квантового Интернета.

“Создание квантовой сети глобального масштаба требует значительной работы”, – говорит Лоуэлл. “Во-первых, нам нужно установить и продемонстрировать надежный протокол квантовой связи, чтобы обеспечить надлежащее распространение информации по сетевым каналам – именно на это направлена миссия Q4S”.

Примеры использования квантовых сетей

У квантовых сетей есть три основных варианта использования, говорит Джим Рикотта, генеральный директор Aliro Quantum Technologies, компании-разработчика программного обеспечения для квантовых сетей.

Ожидается, что в ближайшем будущем они не заменят стандартные средства связи, поскольку у них недостаточно пропускной способности для передачи сколь-либо значительных объемов трафика. Ожидается, что вместо этого они будут использоваться для распределения квантовых ключей, для создания сетей квантовых компьютеров и поддержки квантовых датчиков.

Существует два типа шифрования. Симметричное шифрование, при котором один и тот же ключ используется как для шифрования, так и для дешифрования, является самым надежным, и ожидается, что оно будет оставаться безопасным в течение длительного времени. Второй тип, асимметричное шифрование, включает в себя различные ключи для шифрования и дешифрования. Асимметричное шифрование считается уязвимым для квантовых компьютеров, и есть опасения, что злоумышленники уже собирают зашифрованные сообщения с планами расшифровать их, как только квантовые компьютеры станут достаточно эффективными.

Одним из решений этой проблемы является переход на новые, квантовобезопасные алгоритмы шифрования, но безопасность по-прежнему зависит от математики, говорит Рикотта. Другое решение – использовать законы физики для обеспечения безопасности, говорит он.

Алиро уже работает с разведывательным агентством над одним из таких проектов, говорит Рикотта, и компании из чувствительных секторов, таких как финансы и энергетика, также заинтересованы. Другой клиент Aliro, EPB Quantum Network, имеет действующую квантовую сеть в Чаттануге, штат Теннесси.

Другой вариант использования – объединение небольших квантовых компьютеров в более крупные вычислительные кластеры. По словам Рикотты, сегодня Aliro объявляет о соглашении с ВВС США по проекту, направленному именно на это.

Третий вариант использования квантовых сетей заключается в улучшении функциональности квантового датчика. Если, скажем, квантовый датчик используется в качестве альтернативы на случай, если что-то случится с системой GPS, морское судно может иметь квантовые датчики на каждом конце корабля для большей точности. Эти датчики будут подключены к квантовой сети.

“Наша страна осознает тот факт, что это сверхважная технология”, – говорит Рикотта.

Пока что в этом году, по данным Crunchbase, стартапы в области квантовых вычислений собрали 1,4 миллиарда долларов, что почти вдвое превышает 777 миллионов долларов за весь прошлый год. А в июне Gartner впервые в истории включила квантовые сети в свой цикл рекламирования корпоративных сетей, на этапе “запуска инноваций”.

Но, по данным McKinsey, США сильно отстают от других стран по государственным инвестициям. Правительство Китая инвестировало в квантовые технологии 15,3 миллиарда долларов по состоянию на 2023 год, за ним следует Германия с 5,2 миллиардами долларов, Великобритания с 4,3 миллиардами долларов. США находятся на четвертом месте с 3,8 миллиардами долларов.

На прошлой неделе Консультативный комитет Национальной квантовой инициативы при правительстве США опубликовал отчет, призывающий к увеличению федеральных инвестиций в квантовые сети. “Возможности квантовых сетей сыграют важную роль в экономическом процветании США и национальной безопасности”, – говорится в отчете.

“Вот почему важно, чтобы повторная авторизация квантовой инициативы прошла через Конгресс”, – говорит Рикотта.

В 2018 году Закон о Национальной квантовой инициативе выделил 1,2 миллиарда долларов на квантовые исследования, но срок действия этого закона истек в 2023 году. Закон о повторной авторизации Национальной квантовой инициативы в настоящее время проходит через Конгресс и предусматривает выделение 3,6 миллиарда долларов на квантовые исследования в течение следующих пяти лет.

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Загрузка...