Companii precum Vector Atomic și Infleqtion ajută armata să folosească tehnologiile cuantice pentru a dezvolta senzori subteran, comunicații securizate și alternative la GPS.
By Jeremy Bogaisky
Ifun balon spion plutind deasupra SUA este un exemplu de război tehnologic din secolul al XIX-lea, gândiți-vă la cuantic ca la viitorul apropiat.
Pentagonul a căutat de ani de zile noi modalități de a folosi fizica cuantică pentru a purta război, fie că este vorba despre dezvoltarea computerelor mai puternice, sprijinirea GPS-ului, consolidarea securității comunicațiilor sau crearea unor mijloace de supraveghere care ar putea detecta mai bine submarinele scufundate și buncărele subterane. Există o urgență: și China investește masiv în dezvoltarea acestor capacități.
Luați GPS-ul, de exemplu. În cazul unui conflict armat între SUA și China, unul dintre primele lucruri pe care ambele părți le-ar viza ar fi sistemul de poziționare globală al celeilalte țări. Imaginează-ți haosul de pe pământ și confuzia de pe cer fără el.
Cercetătorii dezvoltă sisteme de navigație îmbunătățite cuantic care le-ar permite navelor și aeronavelor să mențină cursul în cazul unei întreruperi ale GPS-ului, precum și să ghideze mai precis rachetele către țintele lor. O parte din aceasta implică crearea de ceasuri atomice mai precise, deoarece GPS-ul este în esență un sistem de cronometrare - calculând diferența de timp dintre sateliți și receptori de la sol. Tehnologia va fi gata în cinci ani, a declarat Michael Hayduk, director adjunct al Laboratorului de Cercetare al Forțelor Aeriene.
„Acest lucru va schimba lumea în moduri destul de remarcabile și nu trebuie să așteptați prea mult pentru asta”, a spus William Clark, fizician și vicepreședinte la Infleqtion, o startup care este unul dintre liderii în domeniu. Forbes.
GATA SAU NU
Evaluarea Departamentului de Apărare privind pregătirea și impactul militar așteptat al unei game de tehnologii cuantice.
În cursa sa tehnologică cu China, Pentagonul a intensificat cheltuielile pentru cercetare și dezvoltare în multe domenii, inclusiv în științe cuantice. Agențiile guvernamentale au avut 918 milioane de dolari de cheltuit pentru cercetare și dezvoltare cuantică în anul fiscal 2022, în creștere față de 449 de milioane de dolari în 2019, cu Laboratorul de Cercetare a Forțelor Aeriene, Agenția de Proiecte de Cercetare Avansată pentru Apărare și Biroul de Cercetare Navală printre principalii finanțatori. Contribuțiile lor au fost suplimentate cu sume tot mai mari de capital de risc. Startup-urile cuantice din SUA au absorbit 870 de milioane de dolari în finanțare în 2022, potrivit Pitchbook, aproape dublu față de 2020.
Cea mai mare parte s-a concentrat pe dezvoltarea computerelor cuantice. În timp ce calculul clasic se bazează pe „biți” care sunt fie unul, fie zero, calculul cuantic folosește particule subatomice ca „qubiți”. Datorită fenomenului cuantic de suprapunere, qubiții pot fi unul și zero în același timp, sau proporții între ele, ceea ce le-ar putea permite să fie utilizați pentru a rezolva rapid probleme complexe care sunt dincolo de accesul mașinilor actuale.
Calculatoarele cuantice utile pot fi la un deceniu sau mai mult, dar unele dintre cercetările care stau la baza controlului atomilor și fotonilor individuali sunt pe punctul de a fi utilizate pentru a realiza senzori mai precisi, inclusiv cei care urmăresc mișcarea, cum ar fi accelerometrele și giroscoapele, cum ar fi precum și dispozitive care detectează mici modificări ale forței gravitaționale și câmpurilor magnetice.
SALTULUI CUANTIC
Armata analizează o serie de aplicații pentru tehnologia cuantică.
Rapoarte în 2017 a unei descoperiri chineze în magnetometria cuantică a ridicat speculații că ar putea fi capabilă să desfășoare o rețea aeropurtată de dispozitive pentru a detecta submarinele submarine de la kilometri distanță. Mulți experți sunt sceptici, dar pe termen lung se așteaptă ca gravimetrele și magnetometrele cuantice să poată cartografia cu mai multă precizie caracteristicile subterane precum zăcămintele de petrol și minerale, pânzele freatice, buncărele și tunelurile.
Criptografie
Amenințarea descoperirilor Chinei în domeniul calculului cuantic are deja un impact asupra securității cibernetice. Personalii din interiorul securității naționale spun că China și alte țări ostile sunt colectarea comunicațiilor criptate și alte date sensibile din SUA și le stochează până în ziua în care computerele cuantice sunt suficient de puternice pentru a le sparge criptarea.
Anul trecut, Administrația Biden și Congresul au luat măsuri pentru a împinge agențiile guvernamentale să treacă la noi metode criptografice „post-cuantice” despre care se crede că sunt inexpugnabile pentru computerele cuantice.
China adoptă o abordare diferită și mai costisitoare la amenințarea cracking-ului codului cuantic. Țara a dezvoltat rețele de mii de mile de cabluri de fibră optică care conectează marile orașe care distribuie chei cuantice aleatorii prin fotoni pentru a securiza comunicațiile. Datorită naturii mecanicii cuantice, se crede că orice încercare de a asculta o astfel de rețea ar modifica fotonii, alertând utilizatorii. China este, de asemenea, prima țară care a demonstrat distribuția cheilor cuantice prin satelit.
Pe baza acestor eforturi, China a trecut înaintea SUA în comunicațiile cuantice, a Studiu RAND încheiat anul trecut. SUA este lider în calculul cuantic, deși nu este clar dacă unul dintre ele are un avantaj în detecție, au scris cercetătorii RAND.
Cronometrare și navigație
Generația actuală de GPS prin satelit poate estima locații doar la trei metri. Fizica cuantică ar permite mai multă precizie.
În laboratoare, oamenii de știință au dezvoltat ceasuri atomice mai precise, de dimensiunea unei camere, bazate pe lasere optice, care ar pierde o secundă după miliarde de ani. Vector Atomic se numără printre câteva companii care lucrează la dezvoltarea de ceasuri mai mici și mai robuste pentru utilizarea zilnică pe teren, schimbând performanța de ultimă oră a descoperirilor de laborator pentru fiabilitate și practic.
Vara trecută, la exercițiile navale multinaționale Rim of the Pacific (RIMPAC), startup-ul din California a declarat că a demonstrat ceasuri optice de bord într-un pachet relativ compact de 40 de litri, care a scăzut de la precizie cu 10 trilioane de secunde după aproximativ o oră. Ceasurile GPS actuale prin satelit se deplasează atât de mult după 20 de secunde.
Acest tip de îmbunătățire ar putea avea o multitudine de beneficii. GPS-ul va rămâne precis cu actualizări mai puțin frecvente ale ceasurilor bazate pe satelit de la sol. Împreună cu sateliții cu orbită joasă a Pământului, care ar aduce semnalele GPS mai aproape, o sincronizare mai precisă ar îmbunătăți acuratețea la centimetri. Asta ar însemna, de exemplu, că GPS-ul ar putea menține vehiculele fără șofer pe benzile lor.
O sincronizare mai bună ar permite, de asemenea, o utilizare mai eficientă a rețelelor celulare și a altor rețele fără fir, împachetând mai mulți utilizatori într-un spectru care este considerat în prezent extrem de aglomerat.
Ceasurile atomice portabile ar putea fi puse pe aeronave sau vehicule terestre. Ar permite forțelor americane să ridice rețele GPS locale temporare în jurul câmpurilor de luptă cu semnale de comunicație care ar fi prea puternice pentru a fi perturbate, în timp ce SUA blochează sistemele de navigație spațiale inamice, a declarat directorul general al Vector Atomic, Jamil Abo-Shaeer, care a gestionat programe cuantice la DARPA. din 2010 până în 2014.
Compania, care nu a luat nicio finanțare de risc în timp ce a acumulat peste 50 de milioane de dolari din contracte de cercetare guvernamentale, lucrează la proiecte cu Marina și DARPA pentru a-și micșora ceasurile, astfel încât să fie mai mici decât bagajele de mână.
Tot la RIMPAC, Vector Atomic a demonstrat un gravimetru cuantic compact asociat cu un sistem de navigație inerțial standard care promite să permită navelor navale să navigheze fără GPS. Dispozitivul măsoară mici modificări ale forței gravitaționale locale din cauza variațiilor terenului submarin. Comparând măsurătorile cu o hartă gravitațională, dispozitivul a reușit să corecteze deriva în sistemul de navigație inerțial al navei pentru a fixa cu precizie locația navei pe parcursul a trei săptămâni de utilizare, a spus Abo-Shaeer.
Compania crede că în doi-trei ani va putea începe să comercializeze o versiune eficientă din punct de vedere energetic suficient de mică pentru a încăpea în portbagajul unei mașini.
Câteva alte companii lucrează la senzori inerțiali cuantici, inclusiv Q-CTRL cu sediul în Australia, care plănuiește o demonstrație pe teren la mijlocul anului 2023 a unui sistem de navigație cuantic cu partenerul Advanced Navigation. Infleqtion, cu sediul în Colorado, face parte dintr-un proiect din Marea Britanie de dezvoltare a unui sistem de poziționare cuantică pentru vehicule individuale. Un giroscop cuantic pe care compania îl construiește pentru inițiativă va fi testat în zbor în 2024.
Comunicații
Cu finanțare DARPA, Infleqtion, care anul trecut și-a schimbat numele din ColdQuanta, dezvoltă și receptoare radio cuantice pentru a înlocui antene parabolice. Acestea pot fi reglate la frecvențele din întregul spectru, de la benzile HF și UHF utilizate de radiourile tactice militare până la banda K folosită de rețeaua de satelit Starlink de la SpaceX. Tehnologia va permite unui dispozitiv să înlocuiască ceea ce fac zece seturi diferite de receptoare astăzi, a spus Clark.
Până în 2025, compania intenționează să demonstreze un receptor de buzunar cu șase benzi, cu lasere și electronice back-end reduse la dimensiunea unei cutii de pantofi mici.
Mai departe, Clark a spus că o tehnologie similară ar putea fi utilizată pentru a crea un transmițător multiband reglabil. „Acesta ar fi Sfântul Graal”, a spus el Forbes. „Ar fi ca comunicatorul tău Star Trek, transmis și recepționat complet într-un dispozitiv mic.”
Concurs
În timp ce Uniunea Sovietică a produs unii dintre cei mai mari fizicieni teoreticieni ai secolului al XX-lea, nu există multe semne că Rusia dezvoltă astăzi tehnologii cuantice semnificative, a declarat cercetătorul RAND Edward Parker. Forbes.
Munca Chinei în tehnologia cuantică este concentrată în mari laboratoare naționale. Acest lucru l-ar putea pune într-un dezavantaj în comercializarea senzorilor cuantici în comparație cu SUA, cu gama sa de companii private, a spus Parker.
„Progresul real în ceea ce privește detecția cuantică care urmează să fie făcut acum nu este neapărat munca de laborator sau munca academică, ci în a-l face pe teren”, a spus Parker. „Nu este clar pentru mine dacă au infrastructură din sectorul privat pentru a face acest tip de muncă esențială.”
MAI MULTE DIN FORBE
Sursa: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- a-dejuta-china-in-razboi-tehnologic-cuantic/