Компаније као што су Вецтор Атомиц и Инфлектион помажу војсци да искористи квантне технологије за развој подземног сензора, безбедне комуникације и алтернативе ГПС-у.
By Јереми Богаиски
Ifшпијунски балон који плута високо изнад САД је пример технолошког рата из 19. века, замислите квант као блиску будућност.
Пентагон годинама тражи нове начине да користи квантну физику за вођење рата, било да развија моћније рачунаре, подржава ГПС, јача безбедност комуникација или ствара средства за надзор која би могла боље да открију потопљене подморнице и подземне бункере. Постоји хитност: Кина такође много улаже у унапређење ових способности.
Узмимо ГПС, на пример. У случају оружаног сукоба између САД и Кине, једна од првих ствари које би обе стране биле на мети био би глобални систем позиционирања друге земље. Замислите хаос на земљи и збрку на небу без тога.
Истраживачи развијају квантно побољшане навигационе системе који би омогућили бродовима и авионима да остану на курсу у случају нестанка ГПС-а, као и да прецизније воде ракете до својих циљева. Део тога укључује стварање прецизнијих атомских сатова, пошто је ГПС у срцу систем за мерење времена — израчунавање разлике у времену између сателита и пријемника на земљи. Технологија ће бити готова за пет година, рекао је Мајкл Хејдук, заменик директора Лабораторије за истраживање ваздухопловства.
„Ово ће променити свет на прилично изузетан начин, и не морате да чекате предуго на то“, рекао је Вилијам Кларк, физичар и потпредседник у Инфлектион-у, стартупу који је један од лидера у овој области. Форбс.
СПРЕМАН ИЛИ НЕ
Процена Министарства одбране о спремности и очекиваном војном утицају низа квантних технологија.
У својој технолошкој трци са Кином, Пентагон је повећао потрошњу на истраживање и развој у многим областима, укључујући квантне науке. Владине агенције имале су 918 милиона долара да потроше на квантно истраживање и развој у фискалној 2022. години, у односу на 449 милиона долара у 2019. години, а међу главним финансијерима су били Лабораторија за истраживање ваздухопловства, Агенција за напредне истраживачке пројекте у области одбране и Канцеларија за поморска истраживања. Њихови доприноси су допуњени све већим износима ризичног капитала. Амерички квантни стартапи прикупили су 870 милиона долара финансирања у 2022., према Питцхбоок-у, скоро дупло у односу на 2020.
Највећи фокус је био на развоју квантних рачунара. Док се класично рачунарство заснива на „битовима“ који су или један или нула, квантно рачунарство користи субатомске честице као „кубитове“. Због квантног феномена суперпозиције, кубити могу бити један и нула у исто време, или пропорције између њих, што би им могло омогућити да се користе за брзо решавање сложених проблема који су ван домашаја тренутних машина.
Корисни квантни рачунари су можда удаљени деценију или више, али нека од основних истраживања контроле појединачних атома и фотона су на корак од употребе за прављење прецизнијих сензора, укључујући оне који прате кретање, као што су акцелерометри и жироскопи, као што су као и уређаји који детектују мале промене у сили гравитације и магнетних поља.
КВАНТНИ СКОК
Војска разматра низ апликација за квантну технологију.
Извештаји у 2017 Кинеско откриће у квантној магнетометрији изазвало је спекулације да би могла да постави ваздушну мрежу уређаја за откривање подводних подморница удаљених миљама. Многи стручњаци су скептични, али дугорочно се очекује да ће квантни гравиметри и магнетометри бити у стању да прецизније мапирају подземне карактеристике као што су налазишта нафте и минерала, водостаји, бункери и тунели.
Криптографија
Претња пробоја Кине у квантном рачунарству већ има утицаја на сајбер безбедност. Инсајдери из националне безбедности кажу да јесу Кина и друге непријатељске земље прикупљање шифрованих комуникација и друге осетљиве податке из САД и чувају их до дана када квантни рачунари буду довољно моћни да разбију своју енкрипцију.
Прошле године, Бајденова администрација и Конгрес предузели су кораке да натерају владине агенције да пређу на нове „пост-квантне“ криптографске методе за које се верује да су неосвојиве за квантне рачунаре.
Кина користи другачији и скупљи приступ опасности од пуцања квантног кода. Земља је развила мреже од хиљада миља оптичких каблова који повезују велике градове који дистрибуирају насумичне квантне кључеве преко фотона ради безбедне комуникације. Због природе квантне механике, верује се да би сваки покушај прислушкивања такве мреже променио фотоне, упозоравајући кориснике. Кина је такође прва земља која је демонстрирала дистрибуцију квантног кључа путем сателита.
Захваљујући снази тих напора, Кина се повукла испред САД у квантним комуникацијама, а РАНД студија закључено прошле године. САД предњаче у квантном рачунарству, док је нејасно да ли било који од њих има предност у сензибилизацији, написали су истраживачи РАНД-а.
Време и навигација
Тренутна генерација сателитског ГПС-а може проценити локације само на три метра. Квантна физика би омогућила већу прецизност.
У лабораторијама, научници су развили прецизније атомске сатове величине собе засноване на оптичким ласерима који би изгубили секунду након милијарди година. Вецтор Атомиц је међу неколицином компанија које раде на развоју мањих, робуснијих сатова за свакодневну употребу на терену, мењајући врхунске перформансе лабораторијских открића за поузданост и практичност.
Прошлог лета на мултинационалним поморским вежбама Рим оф Пацифик (РИМПАЦ), калифорнијски стартап је рекао да је демонстрирао оптичке сатове на броду у релативно компактном паковању од 40 литара који је одступио од прецизности за 10 трилионтих делова секунде након отприлике сат времена. Тренутни сателитски ГПС сатови се толико померају након 20 секунди.
Таква врста побољшања би могла имати бројне предности. ГПС би остао тачан са рјеђим ажурирањима сателитских сатова са земље. Упарен са сателитима у ниској орбити, који би приближили ГПС сигнале, прецизније мерење времена би побољшало прецизност до неколико центиметара. То би значило, на пример, да би ГПС могао да задржи возила без возача у својим тракама.
Бољи тајминг би такође омогућио ефикасније коришћење мобилних и других бежичних мрежа, паковање више корисника у спектар који се тренутно сматра веома загушеним.
Преносни атомски сатови могу се поставити на авионе или копнена возила. То би омогућило америчким снагама да подигну привремене локалне ГПС мреже око бојних поља са комуникацијским сигналима који би били превише јаки да би их пореметили, док би САД ометале непријатељске свемирске навигационе системе, рекао је извршни директор Вецтор Атомиц Јамил Або-Схаеер, који је управљао квантним програмима у ДАРПА-и. од 2010. до 2014. године.
Компанија, која није узела ризично финансирање док је прикупила преко 50 милиона долара владиних уговора о истраживању, ради на пројектима са морнарицом и ДАРПА-ом како би смањила своје сатове тако да буду мањи од ручног пртљага.
Такође на РИМПАЦ-у, Вецтор Атомиц је демонстрирао компактни квантни гравиметар упарен са стандардним инерцијалним навигационим системом који обећава да ће поморским бродовима омогућити навигацију без ГПС-а. Уређај мери мале промене у локалној јачини гравитације због варијација у подводном терену. Упоређивањем мерења са гравитационом мапом, уређај је успео да исправи заношење у инерцијском навигационом систему брода како би прецизно фиксирао локацију пловила током три недеље коришћења, рекао је Або-Схаеер.
Компанија верује да ће за две до три године моћи да почне да комерцијализује енергетски ефикасну верзију довољно малу да стане у пртљажник аутомобила.
Неколико других компанија ради на квантним инерцијалним сензорима, укључујући К-ЦТРЛ са седиштем у Аустралији, која планира теренску демонстрацију средином 2023. године квантног навигационог система са партнером Адванцед Навигатион. Инфлектион са седиштем у Колораду део је британског пројекта за развој система квантног позиционирања за појединачна возила. Квантни жироскоп који компанија гради за ову иницијативу биће тестиран на лету 2024.
цоммуницатионс
Уз финансирање ДАРПА-е, Инфлектион, који је прошле године променио име из ЦолдКуанта, такође развија квантне радио пријемнике који ће заменити сателитске антене. Могу се подесити на фреквенције широм спектра, од ХФ и УХФ опсега које користе војни тактички радио уређаји до К-опсега који користи СпацеКс-ова сателитска широкопојасна мрежа Старлинк. Технологија ће омогућити да један уређај замени оно што данас ради десет различитих пријемника, рекао је Кларк.
До 2025. године компанија планира да демонстрира џепни шестопојасни пријемник са ласерима и позадинском електроником смањеном на величину мале кутије за ципеле.
Даље, Цларк је рекао да би се слична технологија могла користити за креирање подесивог вишепојасног предајника. „То би био Свети грал“, рекао је Форбс. „То би било као ваш комуникатор у Звезданим стазама, пун пренос и пријем у малом уређају.
Конкуренција
Док је Совјетски Савез произвео неке од највећих теоретских физичара 20. века, нема много знакова да Русија данас развија значајне квантне технологије, рекао је истраживач РАНД-а Едвард Паркер Форбс.
Кинески рад у квантној технологији концентрисан је у великим националним лабораторијама. То би га могло ставити у неповољан положај у комерцијализацији квантних сензора у поређењу са САД, са низом приватних компанија, рекао је Паркер.
„Прави напредак у квантном детекцији који сада треба да се постигне није нужно лабораторијски или академски рад, већ у томе да се он примени на терену“, рекао је Паркер. „Није ми јасно да ли имају инфраструктуру приватног сектора за обављање те врсте ситних послова.
ВИШЕ ОД ФОРБА
Извор: хттпс://ввв.форбес.цом/ситес/јеремибогаиски/2023/02/13/тхе-спи-баллоон-ис-јуст-тхе-старт-вентуре-цапитал-јоинс-пентагон-ин-спендинг-биг- за-ометање-кине-у-квантном-технолошком рату/