מרוץ החלל הקוונטי כבר כאן

אירופה נכנסת למירוץ להכניס טכנולוגיה קוונטית לחלל בגדול, עם לא פחות משלושה מיזמים ציבוריים-פרטיים לשיגור לוויין תקשורת קוונטי. המגמה בצד השני של האוקיינוס ​​האטלנטי מעלה את השאלה המתבקשת: איפה ארצות הברית במרוץ הזה שבו שלטו הסינים מאז ששלחו את הלוויין הקוונטי הראשון ב-2016. לתשובה יש השלכות אסטרטגיות וגם טכנולוגיות.

לוויין קוונטי משתמש בפוטונים המקושרים בל יינתק או "מסובכים" על ידי פיזיקת הקוונטים, כדי לתקשר עם תחנת קרקע. הקישור המסובך הקוונטי מאפשר טלפורטציה של מידע במהירות האור, אך גם אומר שכל ניסיון ליירט את האות מנתק מיד את הקישור, מה שהופך את הפריצה לבלתי אפשרית. לווייני תקשורת קוונטיים יהפכו למוקדים לא רק של אינטרנט קוונטי עתידי, אלא למוקדים לרשתות חסינות פריצה להעברת נתונים מסווגים ותקשורת - שלא לדבר על ארכיטקטורת שליטה ובקרה שתהיה חלק בלתי נפרד מהדומיננטיות של תחום החלל.

בחודש שעבר סוכנות החלל האירופית הודיע תוכנית לקונסורציום של 20 חברות לשגר לוויין קוונטי בשנת 2024. הלוויין ישתמש בטכנולוגיית חלוקת מפתח קוונטית (QKD). כלומר החלפת מפתחות הצפנה ידועים רק בין צדדים משותפים. עבור רשתות תקשורת אירופאיות מאובטחות קוונטיות. הלוויין יטוס במסלול נמוך של כדור הארץ (LEOליאו
) ויחובר למרכז תפעול שבסיסו בלוקסמבורג.

בפברואר גם חברת התעופה הסינגפורית SpeQtral הודיע היא תשגר את לוויין ה-QKD הראשון שלה, SpeQtral-1, ב-2024 בסיוע המשרד לטכנולוגיית החלל והתעשייה של סינגפור וחברת התעופה הצרפתית Thales. לא מחכה להתעלות בהקשר זה, Virgin Orbit שיתפה פעולה עם החברה הבריטית Arqit Quantum עבור לא פחות מחמש השקות של לווייני LEO QKD, החל משנת 2023. מעניין, שיגורים אלה ישרתו לקוחות ממשלתיים פוטנציאליים עם "מערכת הקוונטים הפדרלית" של Arqit, אשר זמינה כעת רק למחלקות ההגנה של מדינות Five Eyes.

QKD היא טכנולוגיה מוכחת: חברות כמו IDQuantique בשוויץ ו-QLabs באוסטרליה מספקות הצפנה קוונטית ללקוחות כבר שנים (גילוי נאות: שתיהן חברות ב-Charter של יוזמת Quantum Alliance של מכון הדסון). פריסת הטכנולוגיה הזו בחלל היא מסובכת יותר, וכל פרויקטי הלוויין הללו יהיו ניסויים - לפחות בהתחלה. אבל סין היא ששיגרה את הלוויין הקוונטי הראשון ב-2016, המכונה Micius, ושנה לאחר מכן השתמשה בו כדי לקבוע כיצד ניתן להשיג תקשורת QKD למרחקים ארוכים בין תחנות קרקע המרוחקות יותר מ-1200 ק"מ זה מזה. ביולי שלחה סין לוויין מוצפן קוונטי שני, שלפי הדיווחים היא שישית מהמסה של קודמו ב-2016.

בנוסף, על פי מדע יומי, באוגוסט מעבדת החלל Tiangong-2 המקובבת של סין שידרה מפתחות הצפנה קוונטית לארבע תחנות קרקע - אותן תחנות קרקעיות המסוגלות לקלוט מפתחות קוונטיים מהלוויין המקיף Micius, המשתמש בתחנת החלל כמחזר.

כל אלה הם צעדים לקראת יצירת קונסטלציה של לוויינים תואמים להצפנה קוונטית על פני טווח של מסלולים, המעבירים תקשורת למרחקים ארוכים שאינם ניתנים לפריצה ואטומה למי שלא מודע למפתח הקוונטי.

אז איפה ארה"ב בכל זה? באופן מוזר, למרות שרשת ה-QKD הראשונה אי פעם נוצרה על ידי הסוכנות לפרויקטי מחקר מתקדמים של ההגנה בשנת 2003, הממשלה שלנו ובמיוחד הסוכנות לביטחון לאומי שלנו היו סקרניות במידה רבה לגבי האפשרויות של תקשורת מבוססת הסתבכות ו-QKD, תוך שהם מרמזים על העניין הסיני. בטכנולוגיה היה בזבוז זמן וכסף. לאחרונה מעבדת המחקר של חיל האוויר מימנה מחקר על שימוש ברחפנים עבור רשתות קוונטיות מסובכות, אבל מי שמפקח על המאמצים האלה לא רואה איך שימוש בטכנולוגיה קוונטית שפועלת רק כאשר לוויין ותחנת קרקע נמצאים בהתאמה מושלמת, מסמן שיפור רב ביחס למערכות הנוכחיות.

למרות שהצ'יפס האמריקאימָתנַיִם
וחוק המדע של 2022, שנחתם על ידי הנשיא ביידן באוגוסט, מקצה יותר מ-153 מיליון דולר בשנה עבור מחשוב קוונטי ורשתות, זה לא צפוי לעודד עבודה נוספת לקראת מערכות מבוססות QKD בשמים.

עם זאת, הגישה הזו עשויה להשתנות, אם הסינים והאירופאים יצליחו להדגים כיצד ליצור רשת מבוססת QKD אמיתית באמצעות לוויינים מרובים המחוברים למספר תחנות קרקע - רשת מעבר להישג ידו של אפילו ההאקר המתוחכם ביותר.

כל הדברים בחשבון, אם ארה"ב עומדת להיכנס למירוץ הלוויינים הקוונטי, לא סביר שהיא תעשה זאת בעצמה. במקום זאת, מי שירצה לראות את אמריקה מנצלת את ההתאמה הטכנולוגית המתפתחת הזו יצטרכו לעודד שותף זר להתקדם ולהציע לעזור להניע את המדענים, המהנדסים שלנו ובסופו של דבר את הממשלה לקחת את הקפיצה הקוונטית הגדולה הבאה הזו, הפעם לתחום החלל.