Kvantový vesmírný závod je tady

Evropa se pouští do závodu o zavedení kvantové technologie do vesmíru ve velkém, s ne méně než třemi veřejnými a soukromými podniky vypuštění kvantové komunikační družice. Trend na druhé straně Atlantiku vyvolává zřejmou otázku: kde jsou Spojené státy v tomto závodě, kterému Číňané dominovali od vyslání prvního kvantového satelitu v roce 2016. Odpověď má strategické i technologické důsledky.

Kvantová družice využívá ke komunikaci s pozemní stanicí fotony, které jsou neoddělitelně spojeny nebo „zapleteny“ kvantovou fyzikou. Kvantově provázané spojení umožňuje teleportaci informací rychlostí světla, ale také znamená, že jakýkoli pokus o zachycení signálu okamžitě přeruší spojení, což znemožňuje hackování. Kvantové komunikační satelity se stanou centry nejen budoucího kvantového internetu, ale centry pro sítě odolné proti hackerům pro přenos utajovaných dat a komunikace – nemluvě o architektuře příkazů a řízení, která bude nedílnou součástí dominance vesmírné domény.

Minulý měsíc Evropská kosmická agentura oznámila, plán pro konsorcium 20 společností vypustit kvantovou družici v roce 2024. Satelit bude využívat technologii kvantové distribuce klíčů (QKD). tj. výměna šifrovacích klíčů známých pouze mezi sdílenými stranami. pro evropské kvantově zabezpečené komunikační sítě. Satelit bude létat na nízké oběžné dráze Země (LEOLEO
) a bude napojena na operační středisko se sídlem v Lucemburku.

V únoru také singapurská letecká společnost SpeQtral oznámila, vypustí svůj první satelit QKD, SpeQtral-1, v roce 2024 s pomocí singapurského úřadu pro kosmické technologie a průmysl a francouzské letecké společnosti Thales. Virgin Orbit nečeká, až bude v tomto ohledu překonán, uzavřela partnerství s britskou společností Arqit Quantum ne méně než pět startů satelitů LEO QKD, počínaje rokem 2023. Zajímavé je, že tyto starty by sloužily potenciálním vládním zákazníkům s „Federovaným kvantovým systémem“ společnosti Arqit, který je v současné době dostupný pouze pro obranná oddělení zemí Five Eyes.

QKD je osvědčená technologie: společnosti jako IDQuantique ve Švýcarsku a QLabs v Austrálii poskytují zákazníkům kvantové šifrování již léta (úplné zveřejnění: obě jsou zakládajícími členy iniciativy Quantum Alliance Initiative Hudson Institute). Nasazení této technologie ve vesmíru je složitější a všechny tyto satelitní projekty budou experimenty – alespoň zpočátku. Byla to však Čína, která v roce 2016 vypustila první kvantovou družici nazvanou Micius a o rok později ji použila k tomu, aby zjistila, jak dosáhnout dálkové QKD komunikace mezi pozemními stanicemi vzdálenými od sebe více než 1200 km. V červenci Čína vyslala druhý satelit s kvantovým šifrováním, který má údajně šestinu hmotnosti jeho předchůdce z roku 2016.

Kromě toho podle Science Daily, v srpnu čínská vesmírná laboratoř Tiangong-2 na oběžné dráze přenesla kvantové šifrovací klíče čtyřem pozemním stanicím – stejným pozemním stanicím, které jsou schopny přijímat kvantové klíče z obíhající družice Micius, která vesmírnou stanici používá jako opakovač.

To vše jsou kroky k vytvoření konstelace satelitů kompatibilních s kvantovým šifrováním napříč řadou oběžných drah, zprostředkovávajících komunikaci na dlouhé vzdálenosti, která je nenapadnutelná a neprůhledná pro ty, kteří nemají přístup ke kvantovému klíči.

Tak kde jsou v tom všem USA? Je zvláštní, že i když vůbec první síť QKD byla vytvořena Agenturou pro pokročilé obranné výzkumné projekty v roce 2003, naše vláda a zejména naše Národní bezpečnostní agentura se do značné míry zajímaly o možnosti komunikace založené na zapletení a QKD, přičemž naznačovaly čínský zájem v technologii byla ztráta času a peněz. Nedávno výzkumná laboratoř letectva financoval výzkum na používání dronů pro kvantově propletené sítě, ale ti, kteří dohlížejí na toto úsilí, nevidí, jak použití kvantové technologie, která funguje pouze tehdy, když jsou satelit a pozemní stanice v dokonalém souladu, znamená velké zlepšení současných systémů.

I když US CHIPSHIPS
a Science Act z roku 2022, podepsaný prezidentem Bidenem v srpnu, přiděluje více než 153 milionů dolarů ročně u kvantových počítačů a sítí to pravděpodobně nepodpoří další práci na systémech založených na QKD na obloze.

Tento postoj se však možná bude muset změnit, pokud budou Číňané a Evropané schopni předvést, jak vytvořit skutečnou síť založenou na QKD pomocí více satelitů připojených k více pozemním stanicím – síť mimo dosah i toho nejsofistikovanějšího hackera.

Uvážíme-li všechny věci, pokud se USA chystají vstoupit do závodu o kvantové družice, je nepravděpodobné, že tak učiní samy. Namísto toho ti, kteří by chtěli vidět Ameriku využít této nově vznikající technologické shody, budou muset povzbudit zahraničního partnera, aby zrychlil a nabídl pomoc motivovat naše vědce, inženýry a nakonec i vládu, aby učinili tento další velký kvantový skok, tentokrát do říše vesmíru.