A corrida espacial quântica está aqui

A Europa está entrando na corrida para colocar a tecnologia quântica no espaço em grande estilo, com nada menos que três empreendimentos público-privados para lançar um satélite de comunicação quântica. A tendência do outro lado do Atlântico levanta a questão óbvia: onde estão os Estados Unidos nesta corrida que os chineses dominaram desde que enviaram o primeiro satélite quântico em 2016. A resposta tem implicações estratégicas e tecnológicas.

Um satélite quântico usa fótons inextricavelmente ligados ou “emaranhados” pela física quântica para se comunicar com uma estação terrestre. O link emaranhado quântico permite o teletransporte de informações na velocidade da luz, mas também significa que qualquer tentativa de interceptar o sinal corta imediatamente o link, impossibilitando o hacking. Os satélites de comunicação quântica se tornarão hubs não apenas de uma futura Internet quântica, mas também hubs para redes à prova de hackers para transferência de dados e comunicações confidenciais – sem mencionar uma arquitetura de comando e controle que será parte integrante do domínio do domínio espacial.

No mês passado, a Agência Espacial Europeia anunciou um plano para um consórcio de 20 empresas lançar um satélite quântico em 2024. O satélite usará a tecnologia de distribuição de chaves quânticas (QKD). ou seja, troca de chaves de criptografia conhecidas apenas entre partes compartilhadas. para as redes europeias de comunicações quânticas seguras. O satélite voará em órbita terrestre baixa (LEOLEO
) e será conectado a um centro de operações baseado em Luxemburgo.

Em fevereiro, a empresa aeroespacial SpeQtral, com sede em Cingapura, também anunciou lançará seu primeiro satélite QKD, SpeQtral-1, em 2024 com a ajuda do Escritório de Tecnologia e Indústria Espacial de Cingapura e da empresa aeroespacial francesa Thales. Não esperando ser superada nesse quesito, a Virgin Orbit fez parceria com a empresa britânica Arqit Quantum para nada menos que cinco lançamentos de satélites LEO QKD, a partir de 2023. Curiosamente, esses lançamentos serviriam a potenciais clientes governamentais com o “Federated Quantum System” da Arqit, que atualmente está disponível apenas para os departamentos de defesa das nações Five Eyes.

O QKD é uma tecnologia comprovada: empresas como IDQuantique na Suíça e QLabs na Austrália fornecem criptografia quântica para clientes há anos (divulgação completa: ambas são membros fundadores da Quantum Alliance Initiative do Hudson Institute). Implantar essa tecnologia no espaço é mais complicado, e todos esses projetos de satélites serão experimentos – pelo menos no início. Mas foi a China que lançou o primeiro satélite quântico em 2016, apelidado de Micius, e um ano depois o usou para estabelecer como alcançar a comunicação QKD de longa distância entre estações terrestres separadas por mais de 1200 km. Em julho, a China enviou um segundo satélite de criptografia quântica, que teria um sexto da massa de seu antecessor de 2016.

Além disso, de acordo com Science Daily, em agosto, o laboratório espacial Tiangong-2 da China transmitiu chaves de criptografia quântica para quatro estações terrestres - as mesmas estações terrestres capazes de receber chaves quânticas do satélite Micius em órbita, que usa a estação espacial como repetidora.

Todos esses são passos para criar uma constelação de satélites compatíveis com criptografia quântica em uma variedade de órbitas, transmitindo comunicações de longa distância que não podem ser hackeadas e opacas para aqueles que não têm acesso à chave quântica.

Então, onde estão os EUA em tudo isso? Estranhamente, embora a primeira rede QKD tenha sido criada pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa em 2003, nosso governo e especialmente nossa Agência de Segurança Nacional têm sido amplamente desinteressados ​​​​sobre as possibilidades de comunicação baseada em emaranhamento e QKD, sugerindo o interesse chinês na tecnologia tem sido um desperdício de tempo e dinheiro. Recentemente, o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea financiou pesquisas sobre o uso de drones para redes emaranhadas quânticas, mas aqueles que supervisionam esses esforços não veem como o uso de uma tecnologia quântica que só funciona quando o satélite e a estação terrestre estão em perfeito alinhamento, marca muita melhoria nos sistemas atuais.

Embora os chips americanosHIPS
e Science Act de 2022, assinado pelo presidente Biden em agosto, aloca mais de US$ 153 milhões por ano para computação quântica e redes, não é provável que incentive mais trabalho em direção a sistemas baseados em QKD no céu.

Essa atitude pode ter que mudar, no entanto, se os chineses e europeus forem capazes de demonstrar como criar uma verdadeira rede baseada em QKD usando vários satélites conectados a várias estações terrestres – uma rede além do alcance do hacker mais sofisticado.

Considerando tudo, se os EUA entrarem na corrida de satélites quânticos, é improvável que o façam por conta própria. Em vez disso, aqueles que gostariam de ver os Estados Unidos aproveitarem esse confronto tecnológico emergente precisarão encorajar um parceiro estrangeiro a intensificar e oferecer para ajudar a motivar nossos cientistas, engenheiros e, eventualmente, o governo a dar esse próximo grande salto quântico, desta vez no reino do espaço.