Quantum Space Race er her

Europa går inn i kappløpet om å sette kvanteteknologi ut i verdensrommet på en stor måte, med ikke mindre enn tre offentlig-private satsinger for å skyte opp en kvantekommunikasjonssatellitt. Trenden på den andre siden av Atlanterhavet reiser det åpenbare spørsmålet: hvor er USA i dette kappløpet som kineserne har dominert siden de sendte opp den første kvantesatellitten i 2016. Svaret har strategiske så vel som teknologiske implikasjoner.

En kvantesatellitt bruker fotoner som er uløselig forbundet eller "viklet inn" av kvantefysikk, for å kommunisere med en bakkestasjon. Den kvantesammenfiltrede koblingen tillater teleportering av informasjon med lysets hastighet, men betyr også at ethvert forsøk på å avskjære signalet umiddelbart bryter koblingen, noe som gjør hacking umulig. Kvantekommunikasjonssatellitter vil bli knutepunkter for ikke bare et fremtidig kvanteinternett, men knutepunkter for hacksikre nettverk for overføring av klassifisert data og kommunikasjon – for ikke å nevne en kommando-og-kontroll-arkitektur som vil være en integrert del av romdomenedominansen.

Forrige måned European Space Agency annonsert en plan for et konsortium på 20 selskaper som skal lansere en kvantesatellitt i 2024. Satellitten vil bruke teknologi for kvantenøkkeldistribusjon (QKD). dvs. utveksling av krypteringsnøkler kun kjent mellom delte parter. for europeiske kvantesikre kommunikasjonsnettverk. Satellitten vil fly i lav jordbane (LEOLEO
) og vil bli koblet til et operasjonssentral med base i Luxembourg.

Tilbake i februar også det Singapore-baserte luftfartsselskapet SpeQtral annonsert det vil lansere sin første QKD-satellitt, SpeQtral-1, i 2024 ved hjelp av Singapores kontor for romteknologi og industri, og det franske romfartsselskapet Thales. Virgin Orbit, som ikke venter på å bli overgått i denne forbindelse, har inngått et samarbeid med det britiske selskapet Arqit Quantum for ikke mindre enn fem lanseringer av LEO QKD-satellitter, som begynner i 2023. Interessant nok vil disse oppskytningene tjene potensielle offentlige kunder med Arqits «Federated Quantum System», som foreløpig kun er tilgjengelig for Five Eyes-nasjonenes forsvarsavdelinger.

QKD er en velprøvd teknologi: selskaper som IDQuantique i Sveits og QLabs i Australia har levert kvantekryptering for kunder i årevis (full avsløring: begge er chartermedlemmer av Hudson Institutes Quantum Alliance Initiative). Det er vanskeligere å distribuere den teknologien i verdensrommet, og alle disse satellittprosjektene vil være eksperimenter - i det minste i begynnelsen. Men det var Kina som lanserte den første kvantesatellitten i 2016, kalt Micius, og et år senere brukte den til å finne ut hvordan man oppnår QKD-kommunikasjon over lang avstand mellom bakkestasjoner med mer enn 1200 km fra hverandre. I juli sendte Kina opp en andre kvantekrypterende satellitt, som angivelig er en sjettedel av massen til forgjengeren fra 2016.

I tillegg, ifølge Science Daily, i august sendte Kinas kretsende Tiangong-2 romlaboratorium kvantekrypteringsnøkler til fire bakkestasjoner – de samme bakkestasjonene som kan motta kvantenøkler fra den kretsende Micius-satellitten, som bruker romstasjonen som en repeater.

Alt dette er skritt mot å skape en konstellasjon av kvantekrypteringskompatible satellitter på tvers av en rekke baner, som formidler langdistansekommunikasjon som er uhackbar og ugjennomsiktig for de som ikke er kjent med kvantenøkkelen.

Så hvor er USA i alt dette? Merkelig nok, selv om det første QKD-nettverket noensinne ble opprettet av Defense Advanced Research Projects Agency i 2003, har vår regjering og spesielt vårt nasjonale sikkerhetsbyrå i stor grad vært nysgjerrige på mulighetene for forviklingsbasert kommunikasjon og QKD, samtidig som de antyder den kinesiske interessen. i teknologien har vært bortkastet tid og penger. Nylig Air Force Research Lab har finansiert forskning om bruk av droner for kvante-innviklede nettverk, men de som overvåker denne innsatsen ser ikke hvordan bruk av en kvanteteknologi som bare fungerer når satellitt og bakkestasjon er perfekt på linje, markerer mye forbedring i forhold til dagens systemer.

Selv om US CHIPSHOFTER
and Science Act of 2022, signert av president Biden i august, bevilger mer enn 153 millioner dollar i året for kvantedatabehandling og nettverk vil det sannsynligvis ikke oppmuntre til mer arbeid mot QKD-baserte systemer i himmelen.

Den holdningen må imidlertid endres hvis kineserne og europeerne er i stand til å demonstrere hvordan man kan lage et ekte QKD-basert nettverk ved å bruke flere satellitter koblet til flere bakkestasjoner – et nettverk utenfor rekkevidden til selv den mest sofistikerte hackeren.

Alt tatt i betraktning, hvis USA skal delta i kvantesatellittkappløpet, er det usannsynlig at det vil gjøre det på egen hånd. I stedet vil de som ønsker å se Amerika dra nytte av denne nye teknologiske matchupen, måtte oppmuntre en utenlandsk partner til å gå opp og tilby å bidra til å motivere våre forskere, ingeniører og til slutt regjeringen til å ta dette neste store kvantespranget, denne gangen inn i verdensrommet.