تساعد شركات مثل Vector Atomic و Infleqtion الجيش على تسخير تقنيات الكم لتطوير الاستشعار تحت الأرض ، والاتصالات الآمنة والبدائل لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
By جيريمي بوجيسكي
Ifبالون تجسس يطفو مرتفع فوق الولايات المتحدة هو مثال على حرب تكنولوجية في القرن التاسع عشر ، فكر في الكم باعتباره المستقبل القريب.
يبحث البنتاغون منذ سنوات عن طرق جديدة لاستخدام فيزياء الكم لشن الحرب ، سواء كان ذلك بتطوير أجهزة كمبيوتر أكثر قوة ، أو دعم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، أو تعزيز أمن الاتصالات أو إنشاء وسائل للمراقبة يمكنها اكتشاف الغواصات المغمورة والمخابئ تحت الأرض بشكل أفضل. هناك حاجة ملحة: تستثمر الصين بكثافة في تعزيز هذه القدرات أيضًا.
خذ GPS ، على سبيل المثال. في حالة نشوب نزاع مسلح بين الولايات المتحدة والصين ، فإن أحد الأشياء الأولى التي سيستهدفها الطرفان هو نظام تحديد المواقع العالمي للدولة الأخرى. تخيل الفوضى على الأرض والارتباك في السماء بدونها.
يعمل الباحثون على تطوير أنظمة ملاحة مُحسَّنة كمياً من شأنها أن تمكن السفن والطائرات من الاستمرار في مسارها في حالة انقطاع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، فضلاً عن توجيه الصواريخ نحو أهدافها بدقة أكبر. يتضمن جزء من ذلك إنشاء ساعات ذرية أكثر دقة ، نظرًا لأن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو في جوهره نظام توقيت - حساب الفرق في الوقت بين الأقمار الصناعية وأجهزة الاستقبال على الأرض. قال مايكل هايدوك ، نائب مدير مختبر أبحاث القوات الجوية ، إن التكنولوجيا ستكون جاهزة في غضون خمس سنوات.
قال ويليام كلارك ، الفيزيائي ونائب الرئيس في شركة Infleqtion ، وهي شركة ناشئة تعد واحدة من الشركات الرائدة في هذا المجال ، "سيغير هذا العالم بطرق رائعة إلى حد ما ، ولن تضطر إلى الانتظار طويلاً حتى يحدث ذلك". الشرق الأوسط.
مستعد أم لا
تقييم وزارة الدفاع للجاهزية والتأثير العسكري المتوقع لمجموعة من التقنيات الكمومية.
في سباق التكنولوجيا مع الصين ، كثف البنتاغون الإنفاق على البحث والتطوير في العديد من المجالات ، بما في ذلك علوم الكم. كان لدى الوكالات الحكومية 918 مليون دولار لإنفاقها على البحث والتطوير الكمي في السنة المالية 2022 ، ارتفاعًا من 449 مليون دولار في عام 2019 ، مع مختبر أبحاث القوات الجوية ووكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة ومكتب البحوث البحرية من بين كبار الممولين. وقد تم استكمال مساهماتهم بمبالغ متزايدة من رأس المال الاستثماري. استوعبت الشركات الأمريكية الناشئة الكمية 870 مليون دولار في عام 2022 ، وفقًا لـ Pitchbook ، ضعف عام 2020 تقريبًا.
كان معظم التركيز على تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية. بينما تعتمد الحوسبة الكلاسيكية على "بتات" تكون إما واحدة أو صفرًا ، تستخدم الحوسبة الكمومية جسيمات دون ذرية كـ "كيوبتات". نظرًا لظاهرة التراكب الكمومية ، يمكن أن تكون الكيوبت واحدًا وصفرًا في نفس الوقت ، أو نسبًا بينهما ، مما قد يسمح باستخدامها لحل المشكلات المعقدة التي لا تستطيع الآلات الحالية الوصول إليها بسرعة.
قد تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية المفيدة على بعد عقد أو أكثر ، ولكن بعض الأبحاث الأساسية للتحكم في الذرات والفوتونات الفردية على وشك استخدامها لصنع أجهزة استشعار أكثر دقة ، بما في ذلك تلك التي تتعقب الحركة ، مثل مقاييس التسارع والجيروسكوبات ، مثل وكذلك الأجهزة التي تكتشف التغيرات الطفيفة في قوة الجاذبية والمجالات المغناطيسية.
نقلة نوعية
يبحث الجيش في مجموعة من التطبيقات لتقنية الكم.
تقارير عام 2017 أثار الاختراق الصيني في القياس المغنطيسي الكمومي التكهنات بأنه قد يكون قادرًا على نشر شبكة من الأجهزة المحمولة جواً لاكتشاف الغواصات تحت الماء من على بعد أميال. كثير من الخبراء متشككون ، ولكن على المدى الطويل من المتوقع أن تكون مقاييس الجاذبية الكمومية ومقاييس المغناطيسية قادرة على رسم خريطة أكثر دقة للميزات تحت الأرض مثل رواسب النفط والمعادن ، وجداول المياه ، والمخابئ والأنفاق.
التشفير
إن تهديد الاختراقات من قبل الصين في مجال الحوسبة الكمومية له تأثير بالفعل في الأمن السيبراني. المطلعين على الأمن القومي يقولون أن الصين ودول معادية أخرى جمع الاتصالات المشفرة وغيرها من البيانات الحساسة من الولايات المتحدة وتخزينها حتى اليوم الذي تصبح فيه أجهزة الكمبيوتر الكمومية قوية بما يكفي لاختراق تشفيرها.
في العام الماضي ، اتخذت إدارة بايدن والكونغرس خطوات لدفع الوكالات الحكومية للانتقال إلى أساليب تشفير "ما بعد الكم" الجديدة التي يُعتقد أنها منيعة على أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
تتخذ الصين مسارًا مختلفًا وأكثر تكلفة للتهديد المتمثل في تكسير الكود الكمي. طورت الدولة شبكات لآلاف الأميال من كابلات الألياف الضوئية التي تربط المدن الرئيسية التي توزع مفاتيح الكم العشوائية عبر الفوتونات لتأمين الاتصالات. نظرًا لطبيعة ميكانيكا الكم ، يُعتقد أن أي محاولة للتنصت على مثل هذه الشبكة ستغير الفوتونات وتنبيه المستخدمين. الصين هي أيضًا أول دولة تثبت توزيع المفتاح الكمي عبر الأقمار الصناعية.
بناءً على قوة تلك الجهود ، تقدمت الصين على الولايات المتحدة في مجال الاتصالات الكمومية ، أ دراسة راند اختتم العام الماضي. كتب باحثو مؤسسة RAND أن الولايات المتحدة تقود في مجال الحوسبة الكمومية ، في حين أنه من غير الواضح ما إذا كان لأي منهما ميزة في الاستشعار.
التوقيت والملاحة
يمكن للجيل الحالي من GPS عبر الأقمار الصناعية تقدير المواقع في حدود ثلاثة أمتار فقط. تسمح فيزياء الكم بمزيد من الدقة.
في المختبرات ، طور العلماء ساعات ذرية أكثر دقة ، بحجم الغرفة ، تعتمد على أشعة الليزر الضوئية التي من شأنها أن تفقد ثانية واحدة بعد مليارات السنين. تعد شركة Vector Atomic من بين عدد قليل من الشركات التي تعمل على تطوير ساعات أصغر وأكثر صلابة للاستخدام الميداني اليومي ، وتداول الأداء المتطور للاختراقات المعملية من أجل الموثوقية والتطبيق العملي.
في الصيف الماضي ، في التدريبات البحرية متعددة الجنسيات في منطقة Rim of the Pacific (RIMPAC) البحرية ، قالت الشركة الناشئة التي تتخذ من كاليفورنيا مقراً لها إنها عرضت ساعات بصرية محمولة على متن السفن في حزمة مدمجة نسبيًا سعة 40 لترًا انحرفت عن الدقة بمقدار 10 تريليون جزء من الثانية بعد ساعة تقريبًا. تنجرف ساعات GPS الحالية للأقمار الصناعية كثيرًا بعد 20 ثانية.
يمكن أن يكون لهذا النوع من التحسين العديد من الفوائد. سيظل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) دقيقًا مع تحديثات أقل تواترًا للساعات القائمة على الأقمار الصناعية من الأرض. بالاقتران مع الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض ، والتي من شأنها أن تقرب إشارات GPS ، فإن التوقيت الأكثر دقة من شأنه أن يحسن الدقة في حدود سنتيمترات. وهذا يعني ، على سبيل المثال ، أن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يمكنه إبقاء المركبات ذاتية القيادة في ممراتها.
سيسمح التوقيت الأفضل أيضًا باستخدام أكثر كفاءة للشبكات الخلوية والشبكات اللاسلكية الأخرى ، مما يؤدي إلى حشد المزيد من المستخدمين في الطيف الذي يعتبر حاليًا مزدحمًا للغاية.
يمكن وضع الساعات الذرية المحمولة على الطائرات أو المركبات الأرضية. وقال جميل أبو شعير ، الرئيس التنفيذي لشركة Vector Atomic ، الذي أدار برامج الكم في DARPA ، إن ذلك سيسمح للقوات الأمريكية بإقامة شبكات GPS محلية مؤقتة حول ساحات القتال بإشارات اتصال ستكون قوية جدًا بحيث لا يمكن تعطيلها ، بينما تشوش الولايات المتحدة على أنظمة الملاحة الفضائية للعدو. من 2010 إلى 2014.
تعمل الشركة ، التي لم تحصل على تمويل استثماري أثناء قيامها بتجميع أكثر من 50 مليون دولار من عقود البحث الحكومية ، في مشاريع مع البحرية و DARPA لتقليص ساعاتها بحيث تكون أصغر من الأمتعة المحمولة.
أيضًا في RIMPAC ، أظهر Vector Atomic مقياس جاذبية كمي مضغوطًا مقترنًا بنظام ملاحة قياسي بالقصور الذاتي يعد بالسماح للسفن البحرية بالملاحة بدون GPS. يقيس الجهاز التغيرات الطفيفة في قوة الجاذبية المحلية بسبب الاختلافات في التضاريس تحت سطح البحر. قال أبو شعير إنه من خلال مقارنة القياسات بخريطة الجاذبية ، كان الجهاز قادرًا على تصحيح الانجراف في نظام الملاحة بالقصور الذاتي للسفينة لتحديد موقع السفينة بدقة على مدى ثلاثة أسابيع من الاستخدام.
تعتقد الشركة أنه في غضون سنتين إلى ثلاث سنوات ستكون قادرة على البدء في تسويق نسخة موفرة للطاقة صغيرة بما يكفي لتناسب صندوق السيارة.
تعمل العديد من الشركات الأخرى على أجهزة الاستشعار الكمومية بالقصور الذاتي ، بما في ذلك Q-CTRL ومقرها أستراليا ، والتي تخطط لعرض ميداني في منتصف عام 2023 لنظام ملاحة ممكّن الكم مع شريك Advanced Navigation. تعد Infleqtion ومقرها كولورادو جزءًا من مشروع في المملكة المتحدة لتطوير نظام تحديد المواقع الكمومي للمركبات الفردية. سيتم اختبار الجيروسكوب الكمي الذي تصنعه الشركة للمبادرة في عام 2024.
مجال الاتصالات
وبتمويل من DARPA ، تعمل Infleqtion ، التي غيرت اسمها العام الماضي من ColdQuanta ، أيضًا على تطوير أجهزة استقبال راديو كمومية لتحل محل أطباق الأقمار الصناعية. يمكن ضبطها على الترددات عبر الطيف ، من نطاقات HF و UHF المستخدمة من قبل أجهزة الراديو التكتيكية العسكرية إلى النطاق K الذي تستخدمه شبكة Starlink الفضائية ذات النطاق العريض. قال كلارك إن التكنولوجيا ستمكّن جهازًا واحدًا من استبدال ما تفعله عشر مجموعات مختلفة من أجهزة الاستقبال اليوم.
بحلول عام 2025 ، تخطط الشركة لعرض جهاز استقبال بستة نطاقات بحجم الجيب مزود بأشعة الليزر والإلكترونيات الخلفية التي تقلصت إلى حجم علبة أحذية صغيرة.
علاوة على ذلك ، قال كلارك إنه يمكن استخدام تقنية مماثلة لإنشاء جهاز إرسال متعدد النطاقات قابل للضبط. قال "سيكون هذا هو الكأس المقدسة" الشرق الأوسط. "سيكون مثل جهاز الاتصال الخاص بك في Star Trek ، حيث يتم الإرسال والاستقبال بالكامل في جهاز صغير."
منافسة
قال الباحث في مؤسسة RAND ، إدوارد باركر ، إنه بينما أنتج الاتحاد السوفيتي بعضًا من أعظم علماء الفيزياء النظرية في القرن العشرين ، لا توجد دلائل كثيرة على أن روسيا تطور تقنيات كمومية مهمة اليوم. الشرق الأوسط.
يتركز عمل الصين في تكنولوجيا الكم في المختبرات الوطنية الكبيرة. قال باركر إن هذا قد يضعها في وضع غير مؤاتٍ في تسويق أجهزة الاستشعار الكمومية مقارنة بالولايات المتحدة ، مع مجموعة شركاتها الخاصة.
قال باركر: "إن التقدم الحقيقي في الاستشعار الكمي الذي يجب إحرازه الآن ليس بالضرورة العمل المخبري أو العمل الأكاديمي ، ولكن في جعله قابلاً للتطبيق". "ليس من الواضح بالنسبة لي ما إذا كان لديهم البنية التحتية للقطاع الخاص للقيام بهذا النوع من الأعمال الدقيقة."
أكثر من فوربز
المصدر: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- لإفشال حرب الصين في تكنولوجيا الكم /