Vector Atomic ve Infleqtion gibi şirketler, ordunun yeraltı algılama, güvenli iletişim ve GPS'e alternatifler geliştirmesi için kuantum teknolojilerinden yararlanmasına yardımcı oluyor.
By Jeremy Bogaisky
Ifyüzen bir casus balonu ABD'nin yukarısında 19. yüzyıldaki teknoloji savaşının bir örneği var, kuantumu yakın gelecek olarak düşünün.
Pentagon yıllardır, ister daha güçlü bilgisayarlar geliştirmek, ister GPS'i desteklemek, iletişim güvenliğini güçlendirmek veya batık denizaltıları ve yer altı sığınaklarını daha iyi tespit edebilecek gözetleme araçları yaratmak olsun, kuantum fiziğini savaş yürütmek için kullanmanın yeni yollarını arıyor. Aciliyet var: Çin de bu yetenekleri geliştirmek için yoğun yatırım yapıyor.
Örneğin GPS'i ele alalım. ABD ile Çin arasında silahlı çatışma yaşanması durumunda her iki tarafın da hedef alacağı ilk şeylerden biri diğer ülkenin küresel konumlandırma sistemi olacaktır. Onsuz, yerdeki kaosu ve gökyüzündeki karışıklığı hayal edin.
Araştırmacılar, GPS kesintisi durumunda gemilerin ve uçakların rotalarında kalmasını sağlayacak ve füzeleri hedeflerine daha doğru şekilde yönlendirecek kuantum destekli navigasyon sistemleri geliştiriyorlar. Bunun bir kısmı daha doğru atomik saatler oluşturmayı içeriyor; çünkü GPS özünde uydular ve yerdeki alıcılar arasındaki zaman farkını hesaplayan bir zamanlama sistemidir. Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı müdür yardımcısı Michael Hayduk, teknolojinin beş yıl içinde hazır olacağını söyledi.
Alanın liderlerinden biri olan Infleqtion'da fizikçi ve başkan yardımcısı olan William Clark, "Bu, dünyayı oldukça dikkate değer şekillerde değiştirecek ve bunun için çok uzun süre beklemenize gerek yok" dedi. Forbes.
HAZIR OL YA DA OLMA
Savunma Bakanlığı'nın bir dizi kuantum teknolojisinin hazırlığı ve beklenen askeri etkisine ilişkin değerlendirmesi.
Pentagon, Çin ile teknoloji yarışında kuantum bilimleri de dahil olmak üzere birçok alanda araştırma ve geliştirme harcamalarını artırdı. Devlet kurumlarının kuantum Ar-Ge'sine 918'da 2022 milyon dolar harcayarak 449 mali yılında 2019 milyon doları vardı; baş fon sağlayıcılar arasında Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı ve Deniz Araştırma Ofisi yer alıyor. Katkıları artan miktarlarda risk sermayesi ile desteklenmiştir. Pitchbook'a göre ABD'deki kuantum girişimleri 870'de 2022 milyon dolar fon topladı; bu rakam 2020'nin neredeyse iki katı.
Odaklanılan konuların çoğu kuantum bilgisayarların geliştirilmesi üzerineydi. Klasik hesaplama bir veya sıfır olan "bitlere" dayanırken, kuantum hesaplama atom altı parçacıkları "kübit" olarak kullanır. Kuantum süperpozisyon fenomeni nedeniyle kübitler aynı anda bir ve sıfır olabilir veya aradaki oranlar olabilir; bu da onların mevcut makinelerin ulaşamayacağı karmaşık sorunları hızlı bir şekilde çözmek için kullanılmasına olanak sağlayabilir.
Kullanışlı kuantum bilgisayarların kullanılmasına on yıl veya daha fazla zaman kalmış olabilir, ancak tek tek atomları ve fotonları kontrol etmeye yönelik temel araştırmalardan bazıları, ivmeölçerler ve jiroskoplar gibi hareketi izleyen sensörler de dahil olmak üzere daha doğru sensörler yapmak için kullanılmaya başlandı. yerçekimi kuvvetindeki ve manyetik alanlardaki küçük değişiklikleri tespit eden cihazların yanı sıra.
NE KADAR Sıçrayış
Ordu, kuantum teknolojisi için çeşitli uygulamalara bakıyor.
2017 yılı raporları Çin'in kuantum manyetometrisindeki bir atılımının ortaya çıkması, su altı denizaltılarını kilometrelerce uzaktan tespit etmek için havadaki bir cihaz ağını konuşlandırabileceği yönündeki spekülasyonları artırdı. Pek çok uzman şüpheci, ancak uzun vadede kuantum gravimetrelerin ve manyetometrelerin petrol ve maden yatakları, su tablaları, sığınaklar ve tüneller gibi yer altı özelliklerini daha doğru bir şekilde haritalayabilmesi bekleniyor.
Kriptografi
Çin'in kuantum bilişiminde atılım yapma tehdidi siber güvenlik üzerinde şimdiden etkisini gösteriyor. Ulusal güvenlik uzmanları, Çin ve diğer düşman ülkelerin şifrelenmiş iletişimleri toplama ve diğer hassas verileri ABD'den alıyor ve kuantum bilgisayarların şifrelemeyi kıracak kadar güçlü olduğu güne kadar bunları saklıyor.
Geçen yıl Biden Yönetimi ve Kongre, devlet kurumlarını kuantum bilgisayarların zaptedemeyeceğine inanılan yeni "kuantum sonrası" şifreleme yöntemlerine geçmeye zorlamak için adımlar attı.
Çin, kuantum kod kırma tehdidine karşı farklı ve daha pahalı bir yöntem izliyor. Ülke, iletişimi güvenli hale getirmek için fotonlar yoluyla rastgele kuantum anahtarları dağıtan büyük şehirleri birbirine bağlayan binlerce kilometrelik fiber optik kablolardan oluşan ağlar geliştirdi. Kuantum mekaniğinin doğası gereği, böyle bir ağı gizlice dinlemeye yönelik herhangi bir girişimin, fotonları değiştirip kullanıcıları uyaracağına inanılıyor. Çin aynı zamanda uydu aracılığıyla kuantum anahtar dağıtımını gösteren ilk ülkedir.
Bu çabaların gücüyle Çin, kuantum iletişiminde ABD'nin önüne geçti. RAND çalışması geçen yıl sonuçlandırıldı. RAND araştırmacıları, ABD'nin kuantum hesaplamada lider olduğunu, ancak her ikisinin de algılama konusunda bir üstünlüğe sahip olup olmadığının belirsiz olduğunu yazdı.
Zamanlama ve Navigasyon
Mevcut nesil uydu GPS'leri yalnızca üç metre içindeki konumları tahmin edebilir. Kuantum fiziği daha fazla kesinliğe izin verecektir.
Bilim adamları laboratuvarlarda, milyarlarca yıl sonra bir saniyeyi kaybedecek optik lazerlere dayalı, daha doğru, oda boyutunda atom saatleri geliştirdiler. Vector Atomic, günlük saha kullanımı için daha küçük, daha dayanıklı saatler geliştirmeye çalışan, laboratuvardaki çığır açıcı gelişmelerin üstün performansını güvenilirlik ve pratiklik için takas eden bir avuç şirketten biridir.
Geçen yaz çok uluslu Pasifik Kıyıları (RIMPAC) deniz tatbikatlarında Kaliforniya merkezli girişim, yaklaşık bir saat sonra doğruluktan saniyenin 40 trilyonda biri kadar sapan nispeten kompakt 10 litrelik bir pakette gemideki optik saatleri gösterdiğini söyledi. Mevcut uydu GPS saatleri 20 saniye sonra bu kadar sapıyor.
Bu tür bir iyileştirmenin birçok faydası olabilir. Yerden uydu tabanlı saatlerin daha az sıklıkta güncellenmesiyle GPS doğru kalacaktır. GPS sinyallerini daha yakına getirecek olan düşük Dünya yörüngesindeki uydularla eşleştirildiğinde, daha hassas zamanlama, doğruluğu santimetre mertebesine kadar artıracaktır. Bu, örneğin GPS'in sürücüsüz araçları şeritlerinde tutabileceği anlamına geliyor.
Daha iyi zamanlama, hücresel ve diğer kablosuz ağların daha verimli kullanılmasına da olanak tanıyacak ve şu anda oldukça sıkışık olduğu düşünülen spektruma daha fazla kullanıcı sığdırabilecektir.
Taşınabilir atom saatleri uçaklara veya kara araçlarına yerleştirilebilir. DARPA'da kuantum programlarını yöneten Vector Atomic CEO'su Jamil Abo-Shaeer, bunun, Amerikan kuvvetlerinin savaş alanları etrafında kesintiye uğratılmayacak kadar güçlü iletişim sinyallerine sahip geçici yerel GPS ağları kurmasına olanak tanıyacağını, ABD'nin ise düşmanın uzay tabanlı navigasyon sistemlerini bozacağını söyledi. 2010'dan 2014'e kadar.
50 milyon dolardan fazla hükümet araştırma sözleşmesi imzalarken hiçbir girişim fonu almayan şirket, Donanma ve DARPA ile saatlerini el bagajından daha küçük olacak şekilde küçültmek için projeler üzerinde çalışıyor.
Ayrıca RIMPAC'de Vector Atomic, askeri gemilerin GPS olmadan gezinmesine olanak sağlamayı vaat eden standart bir eylemsiz navigasyon sistemi ile eşleştirilmiş kompakt bir kuantum gravimetreyi tanıttı. Cihaz, deniz altı arazisindeki değişikliklere bağlı olarak yerel yerçekimi kuvvetindeki küçük değişiklikleri ölçer. Abo-Shaeer, ölçümleri bir yerçekimi haritasıyla karşılaştırarak, cihazın üç haftalık kullanım boyunca geminin konumunu doğru bir şekilde sabitlemek için geminin eylemsiz navigasyon sistemindeki sapmayı düzeltebildiğini söyledi.
Şirket, iki ila üç yıl içinde bir araba bagajına sığacak kadar küçük, enerji tasarruflu bir versiyonu ticarileştirmeye başlayabileceğine inanıyor.
Diğer birçok şirket kuantum atalet sensörleri üzerinde çalışıyor; bunların arasında, ortağı Gelişmiş Navigasyon ile birlikte kuantum etkin bir navigasyon sisteminin 2023 ortalarında saha gösterimini planlayan Avustralya merkezli Q-CTRL de bulunuyor. Colorado merkezli Infleqtion, bireysel araçlar için Kuantum Konumlandırma Sistemi geliştirmeye yönelik İngiltere projesinin bir parçası. Şirketin girişim için geliştirdiği kuantum jiroskopu 2024 yılında uçuş testine tabi tutulacak.
İletişim
Geçen yıl adını ColdQuanta'dan değiştiren Infleqtion, DARPA finansmanıyla uydu antenlerinin yerini alacak kuantum radyo alıcıları da geliştiriyor. Askeri taktik radyolar tarafından kullanılan HF ve UHF bantlarından SpaceX'in Starlink uydu geniş bant ağı tarafından kullanılan K-bandına kadar spektrumdaki frekanslara ayarlanabiliyorlar. Clark, teknolojinin bugün on farklı alıcı setinin yaptığının yerine tek bir cihazın geçmesini sağlayacağını söyledi.
Şirket, 2025 yılına kadar, lazerlere ve arka uç elektroniklere sahip, küçük bir ayakkabı kutusu boyutuna küçültülmüş, cep boyutunda altı bantlı bir alıcıyı tanıtmayı planlıyor.
Daha ileride Clark, benzer teknolojinin ayarlanabilir çok bantlı bir verici oluşturmak için kullanılabileceğini söyledi. "Bu Kutsal Kase olurdu" dedi Forbes. "Bu, Star Trek iletişim cihazınız gibi, küçük bir cihazda tam iletim ve alım olacaktır."
Rekabet
RAND araştırmacısı Edward Parker, Sovyetler Birliği'nin 20. yüzyılın en büyük teorik fizikçilerinden bazılarını çıkarmasına rağmen, Rusya'nın bugün önemli kuantum teknolojileri geliştirdiğine dair pek fazla işaret bulunmadığını söyledi. Forbes.
Çin'in kuantum teknolojisindeki çalışmaları büyük ulusal laboratuvarlarda yoğunlaşmıştır. Parker, bunun, kuantum sensörlerini ticarileştirme konusunda ABD'ye ve çok sayıda özel şirkete kıyasla dezavantajlı duruma düşürebileceğini söyledi.
Parker, "Kuantum algılamada şu anda gerçekleştirilecek gerçek ilerleme mutlaka laboratuvar çalışması veya akademik çalışma değil, bunun sahada kullanılabilir hale getirilmesidir" dedi. "Bu tür incelikli işleri yapabilecek özel sektör altyapısına sahip olup olmadıkları benim için belirsiz."
FORBLARDAN DAHA FAZLASI
Kaynak: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- kuantum teknolojisi savaşında Çin'i engellemek için/