การแข่งขันอวกาศควอนตัมอยู่ที่นี่

ยุโรปกำลังเข้าสู่การแข่งขันเพื่อนำเทคโนโลยีควอนตัมไปสู่อวกาศอย่างยิ่งใหญ่ โดยมีบริษัทร่วมทุนระหว่างภาครัฐและเอกชนไม่ต่ำกว่าสามแห่งที่จะเปิดตัวดาวเทียมสื่อสารควอนตัม แนวโน้มในอีกด้านหนึ่งของมหาสมุทรแอตแลนติกทำให้เกิดคำถามที่ชัดเจน: สหรัฐอเมริกาอยู่ที่ไหนในการแข่งขันนี้ที่จีนครอบครองตั้งแต่พวกเขาส่งดาวเทียมควอนตัมดวงแรกในปี 2016 คำตอบมีทั้งเชิงกลยุทธ์และนัยทางเทคโนโลยี

ดาวเทียมควอนตัมใช้โฟตอนที่เชื่อมโยงอย่างแยกไม่ออกหรือ "พันกัน" โดยฟิสิกส์ควอนตัมเพื่อสื่อสารกับสถานีภาคพื้นดิน ลิงค์ควอนตัมพัวพันอนุญาตให้เทเลพอร์ตข้อมูลด้วยความเร็วแสง แต่ยังหมายความว่าความพยายามใดๆ ในการสกัดกั้นสัญญาณจะตัดลิงก์ออกทันที ทำให้การแฮ็กเป็นไปไม่ได้ ดาวเทียมสื่อสารควอนตัมจะกลายเป็นศูนย์กลางของอินเทอร์เน็ตควอนตัมในอนาคตไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังเป็นฮับสำหรับเครือข่ายป้องกันการแฮ็กสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลและการสื่อสารที่เป็นความลับ ไม่ต้องพูดถึงสถาปัตยกรรมคำสั่งและการควบคุมที่จะเป็นส่วนสำคัญของการครอบงำโดเมนอวกาศ

เมื่อเดือนที่แล้ว องค์การอวกาศยุโรป ประกาศ แผนสำหรับกลุ่มบริษัท 20 แห่งที่จะเปิดตัวดาวเทียมควอนตัมในปี 2024 ดาวเทียมจะใช้เทคโนโลยีการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) คือการแลกเปลี่ยนคีย์การเข้ารหัสที่รู้จักระหว่างฝ่ายที่แชร์เท่านั้น สำหรับเครือข่ายการสื่อสารที่ปลอดภัยควอนตัมของยุโรป ดาวเทียมจะบินในวงโคจรต่ำ (LEOลีโอ
) และจะเชื่อมต่อกับศูนย์ปฏิบัติการที่ตั้งอยู่ในลักเซมเบิร์ก

ย้อนกลับไปในเดือนกุมภาพันธ์ SpeQtral บริษัทการบินและอวกาศในสิงคโปร์ก็เช่นกัน ประกาศ โดยจะเปิดตัวดาวเทียม QKD ดวงแรก SpeQtral-1 ในปี 2024 โดยได้รับความช่วยเหลือจากสำนักงานเทคโนโลยีและอุตสาหกรรมอวกาศของสิงคโปร์ และบริษัทการบินและอวกาศของฝรั่งเศส Thales ไม่รอที่จะพ่ายแพ้ในเรื่องนี้ Virgin Orbit ได้ร่วมมือกับ บริษัท Arqit Quantum for . ในสหราชอาณาจักร ไม่น้อยกว่าห้าเปิดตัว ของดาวเทียม LEO QKD ซึ่งเริ่มในปี 2023 ที่น่าสนใจ การเปิดตัวเหล่านี้จะให้บริการลูกค้าที่มีโอกาสเป็นรัฐบาลด้วย "ระบบควอนตัมรวม" ของ Arqit ซึ่งปัจจุบันมีให้เฉพาะหน่วยงานป้องกันประเทศของ Five Eyes เท่านั้น

QKD เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว: บริษัทต่างๆ เช่น IDQuantique ในสวิตเซอร์แลนด์และ QLabs ในออสเตรเลียได้ให้บริการเข้ารหัสควอนตัมสำหรับลูกค้ามาหลายปีแล้ว (การเปิดเผยอย่างเต็มรูปแบบ: ทั้งสองเป็นสมาชิกกฎบัตรของ Quantum Alliance Initiative ของ Hudson Institute) การปรับใช้เทคโนโลยีนั้นในอวกาศนั้นยากกว่า และโครงการดาวเทียมทั้งหมดเหล่านี้จะเป็นการทดลอง—อย่างน้อยในตอนแรก แต่จีนเองที่เปิดตัวดาวเทียมควอนตัมดวงแรกในปี 2016 ที่มีชื่อว่ามิเซียส และอีกหนึ่งปีต่อมาก็ใช้มันเพื่อสร้างวิธีบรรลุการสื่อสาร QKD ทางไกลระหว่างสถานีภาคพื้นดินซึ่งอยู่ห่างกันมากกว่า 1200 กม. ในเดือนกรกฎาคม จีนส่งดาวเทียมเข้ารหัสควอนตัมชุดที่สอง ซึ่งมีรายงานว่ามีมวล 2016 ใน XNUMX ของรุ่นก่อนหน้าในปี XNUMX

นอกจากนี้ตาม วันวิทยาศาสตร์ในเดือนสิงหาคม ห้องแล็บอวกาศ Tiangong-2 ที่โคจรอยู่ของจีนได้ส่งคีย์การเข้ารหัสควอนตัมไปยังสถานีภาคพื้นดินสี่แห่ง ซึ่งเป็นสถานีภาคพื้นดินเดียวกันที่สามารถรับคีย์ควอนตัมจากดาวเทียม Micius ที่โคจรอยู่ได้ ซึ่งใช้สถานีอวกาศเป็นเครื่องทวนสัญญาณ

ทั้งหมดนี้เป็นขั้นตอนสู่การสร้างกลุ่มดาวดาวเทียมที่เข้ากันได้กับการเข้ารหัสควอนตัมในวงโคจรต่างๆ ถ่ายทอดการสื่อสารทางไกลที่ไม่สามารถแฮ็กได้และทึบแสงสำหรับผู้ที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับคีย์ควอนตัม

แล้วสหรัฐฯ อยู่ที่ไหนในเรื่องนี้? น่าแปลกที่แม้ว่าเครือข่าย QKD แห่งแรกจะถูกสร้างขึ้นโดยหน่วยงานโครงการวิจัยขั้นสูงด้านการป้องกันประเทศในปี 2003 รัฐบาลของเราและโดยเฉพาะอย่างยิ่งหน่วยงานความมั่นคงแห่งชาติของเราต่างก็สงสัยอย่างมากเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการสื่อสารที่อิงกับสิ่งกีดขวางและ QKD ในขณะที่แนะนำความสนใจของจีน ในเทคโนโลยีได้รับการเสียเวลาและเงิน ล่าสุด ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพอากาศ ได้ทุนวิจัย เกี่ยวกับการใช้โดรนสำหรับเครือข่ายควอนตัมพัวพัน แต่ผู้ที่ดูแลความพยายามเหล่านี้ไม่เห็นวิธีการใช้เทคโนโลยีควอนตัมที่ทำงานเฉพาะเมื่อดาวเทียมและสถานีภาคพื้นดินอยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์ นับเป็นการปรับปรุงอย่างมากในระบบปัจจุบัน

แม้ว่า US CHIPSสะโพก
และพระราชบัญญัติวิทยาศาสตร์ปี 2022 ซึ่งลงนามโดยประธานาธิบดีไบเดนในเดือนสิงหาคม จัดสรรมากกว่า 153 ล้านเหรียญต่อปี สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมและเครือข่าย ไม่น่าจะส่งเสริมให้มีการทำงานมากขึ้นต่อระบบที่ใช้ QKD บนท้องฟ้า

อย่างไรก็ตาม ทัศนคติดังกล่าวอาจต้องเปลี่ยนไป หากชาวจีนและชาวยุโรปสามารถสาธิตวิธีสร้างเครือข่ายที่ใช้ QKD อย่างแท้จริงโดยใช้ดาวเทียมหลายดวงที่เชื่อมต่อกับสถานีภาคพื้นดินหลายแห่ง ซึ่งเป็นเครือข่ายที่เกินเอื้อมแม้กระทั่งแฮ็กเกอร์ที่เก่งกาจที่สุด

ทุกสิ่งที่พิจารณาแล้ว หากสหรัฐฯ จะเข้าสู่การแข่งขันดาวเทียมควอนตัม ก็ไม่น่าจะทำเช่นนั้นได้ด้วยตัวเอง ในทางกลับกัน ผู้ที่ต้องการเห็นอเมริกาใช้ประโยชน์จากการจับคู่ทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่นี้ จะต้องสนับสนุนพันธมิตรต่างชาติให้ก้าวขึ้นมาและเสนอเพื่อช่วยกระตุ้นนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และในที่สุดรัฐบาลให้ก้าวกระโดดครั้งใหญ่ครั้งต่อไปในครั้งนี้ สู่ห้วงอวกาศ