Tokios įmonės kaip Vector Atomic ir Infleqtion padeda kariuomenei panaudoti kvantines technologijas plėtoti požeminius jutimus, saugius ryšius ir GPS alternatyvas.
By Jeremy Bogaiski
Ifplaukiojantis šnipų balionas aukštai virš JAV yra XIX amžiaus technologijų karo pavyzdys, pagalvokite apie kvantą kaip apie artimiausią ateitį.
Pentagonas jau daugelį metų ieško naujų būdų, kaip panaudoti kvantinę fiziką kariaujant, nesvarbu, ar tai būtų galingesnių kompiuterių kūrimas, GPS stabdymas, ryšių saugumo stiprinimas ar stebėjimo priemonių, kurios galėtų geriau aptikti povandeninius laivus ir požeminius bunkerius, kūrimas. Reikia skubiai: Kinija taip pat daug investuoja į šių pajėgumų plėtrą.
Paimkite, pavyzdžiui, GPS. Ginkluoto konflikto tarp JAV ir Kinijos atveju vienas iš pirmųjų dalykų, į kuriuos abi pusės nusitaikys, būtų kitos šalies pasaulinė padėties nustatymo sistema. Įsivaizduokite chaosą ant žemės ir sumaištį danguje be jo.
Mokslininkai kuria kvantiniu būdu patobulintas navigacijos sistemas, kurios leistų laivams ir orlaiviams laikytis kurso, jei nutrūktų GPS, taip pat tiksliau nukreiptų raketas į taikinius. Dalis to apima tikslesnių atominių laikrodžių kūrimą, nes GPS širdyje yra laiko nustatymo sistema, apskaičiuojanti laiko skirtumą tarp palydovų ir imtuvų ant žemės. Technologija bus paruošta per penkerius metus, sakė Michaelas Haydukas, Oro pajėgų tyrimų laboratorijos direktoriaus pavaduotojas.
„Tai pakeis pasaulį gana nuostabiais būdais, ir jums nereikės per ilgai laukti“, – sakė Williamas Clarkas, fizikas ir „Infleqtion“, startuolio, kuris yra vienas iš šios srities lyderių, viceprezidentas. "Forbes".
PASIRUOŠĘS AR NE
Gynybos departamento atliktas įvairių kvantinių technologijų pasirengimo ir numatomo karinio poveikio įvertinimas.
Technologijų lenktynėse su Kinija Pentagonas padidino išlaidas moksliniams tyrimams ir plėtrai daugelyje sričių, įskaitant kvantinius mokslus. 918 m. vyriausybinės agentūros turėjo išleisti 2022 mln. USD kvantiniams tyrimams ir plėtrai, palyginti su 449 mln. USD 2019 m., o tarp pagrindinių finansuotojų buvo Oro pajėgų tyrimų laboratorija, Gynybos pažangių tyrimų projektų agentūra ir Karinio jūrų laivyno tyrimų biuras. Jų įnašai buvo papildyti didėjančiomis rizikos kapitalo sumomis. Remiantis „Pitchbook“, 870 m. JAV kvantiniai startuoliai gavo 2022 mln.
Daugiausia dėmesio buvo skirta kvantinių kompiuterių kūrimui. Nors klasikinis skaičiavimas pagrįstas „bitais“, kurių skaičius yra vienas arba nulis, kvantinis skaičiavimas naudoja subatomines daleles kaip „kubitus“. Dėl kvantinio superpozicijos reiškinio kubitai gali būti vienas ir nulis tuo pačiu metu arba proporcijos tarp jų, o tai leistų juos panaudoti greitai išspręsti sudėtingas problemas, kurių dabartinės mašinos nepasiekia.
Naudingi kvantiniai kompiuteriai gali būti už dešimties ar daugiau, tačiau kai kurie pagrindiniai tyrimai, susiję su atskirų atomų ir fotonų valdymu, netrukus bus naudojami siekiant sukurti tikslesnius jutiklius, įskaitant tuos, kurie seka judesį, pavyzdžiui, akselerometrus ir giroskopus. taip pat prietaisai, aptinkantys nedidelius gravitacijos jėgos ir magnetinių laukų pokyčius.
KVANTINIS ŠUOLIS
Kariuomenė ieško įvairių kvantinės technologijos pritaikymo būdų.
Ataskaitos 2017 m Kinijos proveržis kvantinės magnetometrijos srityje sukėlė spėliones, kad ji gali panaudoti orlaivių tinklą, skirtą aptikti povandeninius laivus iš mylių. Daugelis ekspertų yra skeptiški, tačiau tikimasi, kad ilgainiui kvantiniai gravimetrai ir magnetometrai galės tiksliau nustatyti požemines ypatybes, tokias kaip naftos ir mineralų telkiniai, vandens sluoksniai, bunkeriai ir tuneliai.
Kriptografija
Kinijos proveržio grėsmė kvantinio skaičiavimo srityje jau turi įtakos kibernetiniam saugumui. Nacionalinio saugumo specialistai teigia, kad Kinija ir kitos priešiškos šalys yra užšifruotų pranešimų rinkimas ir kiti slapti duomenys iš JAV ir saugomi iki tos dienos, kai kvantiniai kompiuteriai bus pakankamai galingi, kad nulaužtų jų šifravimą.
Praėjusiais metais Bideno administracija ir Kongresas ėmėsi veiksmų, siekdami paskatinti vyriausybines agentūras pereiti prie naujų „postkvantinių“ kriptografijos metodų, kurie, kaip manoma, yra neįveikiami kvantiniams kompiuteriams.
Kinija imasi kitokios ir brangesnės kvantinio kodo nulaužimo grėsmės. Šalis sukūrė tūkstančius mylių šviesolaidinių kabelių tinklus, jungiančius didžiuosius miestus, kurie fotonais platina atsitiktinius kvantinius raktus, kad užtikrintų ryšį. Dėl kvantinės mechanikos pobūdžio manoma, kad bet koks bandymas pasiklausyti tokio tinklo pakeis fotonus ir įspėtų vartotojus. Kinija taip pat yra pirmoji šalis, pademonstravusi kvantinio rakto paskirstymą per palydovą.
Šių pastangų dėka Kinija aplenkė JAV kvantinių ryšių srityje, a RAND tyrimas sudaryta pernai. JAV pirmauja kvantinio skaičiavimo srityje, tačiau neaišku, ar kuri nors iš jų turi pranašumą jutimo srityje, rašė RAND mokslininkai.
Laiko nustatymas ir navigacija
Dabartinės kartos palydovinės GPS vietos gali nustatyti tik trijų metrų tikslumu. Kvantinė fizika leistų pasiekti didesnį tikslumą.
Laboratorijose mokslininkai sukūrė tikslesnius, kambario dydžio atominius laikrodžius, paremtus optiniais lazeriais, kurie po milijardų metų prarastų sekundę. „Vector Atomic“ yra viena iš kelių įmonių, kuriančių mažesnius, tvirtesnius laikrodžius, skirtus kasdieniam naudojimui lauke, o pažangiausius laboratorinius pasiekimus prekiauja patikimumu ir praktiškumu.
Praėjusią vasarą tarptautinėse Ramiojo vandenyno pratybose (RIMPAC) Kalifornijoje įsikūręs startuolis pademonstravo laivuose esančius optinius laikrodžius santykinai kompaktiškoje 40 litrų talpos pakuotėje, kurios tikslumas nukrypo nuo 10 trilijonų sekundės dalių po maždaug valandos. Dabartiniai palydoviniai GPS laikrodžiai dreifuoja tiek po 20 sekundžių.
Toks patobulinimas gali turėti daug naudos. GPS išliktų tikslus, rečiau atnaujinant palydovinius laikrodžius nuo žemės. Suporuotas su žemos Žemės orbitos palydovais, kurie priartintų GPS signalus, tikslesnis laikas pagerintų tikslumą iki centimetrų. Pavyzdžiui, tai reikštų, kad GPS galėtų išlaikyti transporto priemones be vairuotojų savo juostose.
Geresnis laikas taip pat leistų veiksmingiau naudoti korinio ryšio ir kitus belaidžius tinklus, todėl daugiau vartotojų būtų įtraukiami į spektrą, kuris šiuo metu laikomas labai perkrautu.
Nešiojami atominiai laikrodžiai gali būti dedami į orlaivius arba antžemines transporto priemones. Tai leistų amerikiečių pajėgoms aplink mūšio laukus pastatyti laikinus vietinius GPS tinklus su ryšio signalais, kurie būtų per stiprūs, kad sutrikdytų, o JAV užstrigtų priešo kosmose pagrįstas navigacijos sistemas, sakė „Vector Atomic“ generalinis direktorius Jamilas Abo-Shaeeris, vadovavęs DARPA kvantinėms programoms. nuo 2010 iki 2014 m.
Bendrovė, kuri nesiėmė jokios rizikos finansavimo ir sudarė daugiau nei 50 mln.
Taip pat RIMPAC „Vector Atomic“ demonstravo kompaktišką kvantinį gravimetrą, suporuotą su standartine inercine navigacijos sistema, kuri žada leisti jūrų laivams naviguoti be GPS. Prietaisas matuoja nedidelius vietinio gravitacijos stiprumo pokyčius dėl povandeninio reljefo svyravimų. Palyginus matavimus su gravitaciniu žemėlapiu, prietaisas sugebėjo ištaisyti dreifą laivo inercinėje navigacijos sistemoje ir tiksliai nustatyti laivo vietą per tris naudojimo savaites, sakė Abo-Shaeer.
Bendrovė tiki, kad po dvejų ar trejų metų ji galės pradėti komercializuoti energiją taupančią versiją, pakankamai mažą, kad tilptų į automobilio bagažinę.
Keletas kitų įmonių dirba su kvantiniais inerciniais jutikliais, įskaitant Australijoje įsikūrusią Q-CTRL, kuri 2023 m. viduryje planuoja demonstruoti kvantinę navigacijos sistemą kartu su partneriu Advanced Navigation. Kolorado valstijoje įsikūrusi „Infleqtion“ yra JK projekto, skirto atskiroms transporto priemonėms sukurti kvantinės padėties nustatymo sistemą, dalis. Kvantinis giroskopas, kurį bendrovė kuria šiai iniciatyvai, bus išbandytas skrydžio metu 2024 m.
Komunikacijos
Gavusi DARPA finansavimą, „Infleqtion“, kuri pernai pakeitė pavadinimą iš „ColdQuanta“, taip pat kuria kvantinius radijo imtuvus, kurie pakeis palydovines antenas. Juos galima suderinti pagal dažnius visame spektre, nuo HF ir UHF juostų, naudojamų kariniuose taktiniuose radijo imtuvuose, iki K juostos, kurią naudoja SpaceX palydovinio plačiajuosčio ryšio tinklas „Starlink“. Ši technologija leis vienu įrenginiu pakeisti tai, ką šiandien daro dešimt skirtingų imtuvų, sakė Clarkas.
Iki 2025 m. įmonė planuoja pademonstruoti kišeninį šešių dažnių juostų imtuvą su lazeriais ir galine elektronika, sumažintą iki mažos batų dėžutės dydžio.
Be to, Clarkas teigė, kad panaši technologija gali būti naudojama kuriant derinamą kelių juostų siųstuvą. „Tai būtų Šventasis Gralis“, – pasakė jis "Forbes". „Tai būtų kaip jūsų Star Trek komunikatorius, visiškai perduodamas ir priimamas nedideliame įrenginyje.
Konkurencija
Nors Sovietų Sąjunga sukūrė vienus didžiausių XX amžiaus teorinių fizikų, nėra daug ženklų, kad Rusija šiandien kuria reikšmingas kvantines technologijas, sakė RAND tyrėjas Edwardas Parkeris. "Forbes".
Kinijos darbas kvantinių technologijų srityje sutelktas didelėse nacionalinėse laboratorijose. Parkeris teigė, kad tai gali atsidurti nepalankioje padėtyje komercializuojant kvantinius jutiklius, palyginti su JAV, kuriose yra daugybė privačių įmonių.
„Tikroji kvantinio jutimo pažanga, kurią reikia padaryti dabar, nebūtinai yra laboratorinis ar akademinis darbas, o tai, kad jį būtų galima pritaikyti lauke“, - sakė Parkeris. „Man neaišku, ar jie turi privataus sektoriaus infrastruktūrą tokiam smulkmeniškam darbui atlikti.
DAUGIAU NUO FORBŲ
Šaltinis: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- sutrukdyti Kinijai kvantinių technologijų kare/