Empresas como a Vector Atomic e a Infleqtion estão ajudando os militares a aproveitar as tecnologias quânticas para desenvolver sensores subterrâneos, comunicações seguras e alternativas ao GPS.
By Jeremy Bogaisky
Ifum balão espião flutuando bem acima dos EUA é um exemplo de uma guerra tecnológica do século 19, pense em quantum como o futuro próximo.
O Pentágono há anos procura novas maneiras de usar a física quântica para travar a guerra, seja desenvolvendo computadores mais poderosos, protegendo o GPS, fortalecendo a segurança das comunicações ou criando meios de vigilância que possam detectar melhor submarinos submersos e bunkers subterrâneos. Há urgência: a China também está investindo pesadamente na ampliação dessas capacidades.
Veja o GPS, por exemplo. No caso de um conflito armado entre os EUA e a China, uma das primeiras coisas que ambos os lados visariam seria o sistema de posicionamento global do outro país. Imagine o caos no chão e a confusão no céu sem ele.
Os pesquisadores estão desenvolvendo sistemas de navegação aprimorados quânticos que permitiriam que navios e aeronaves permanecessem em curso no caso de uma interrupção do GPS, além de guiar mísseis para seus alvos com mais precisão. Parte disso envolve a criação de relógios atômicos mais precisos, já que o GPS é, no fundo, um sistema de cronometragem – calculando a diferença de tempo entre satélites e receptores no solo. A tecnologia estará pronta dentro de cinco anos, disse Michael Hayduk, vice-diretor do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea.
“Isso mudará o mundo de maneiras notáveis, e você não precisa esperar muito por isso”, disse William Clark, físico e vice-presidente da Infleqtion, uma startup que é uma das líderes no campo. Forbes.
PRONTO OU NÃO
A avaliação do Departamento de Defesa sobre a prontidão e o impacto militar esperado de uma variedade de tecnologias quânticas.
Em sua corrida tecnológica com a China, o Pentágono aumentou os gastos com pesquisa e desenvolvimento em muitas áreas, incluindo ciências quânticas. As agências governamentais tinham US$ 918 milhões para gastar em P&D quântico no ano fiscal de 2022, acima dos US$ 449 milhões em 2019, com o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea, a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa e o Escritório de Pesquisa Naval entre os principais financiadores. Suas contribuições foram complementadas por quantidades crescentes de capital de risco. As startups quânticas dos EUA absorveram US$ 870 milhões em financiamento em 2022, de acordo com o Pitchbook, quase o dobro de 2020.
A maior parte do foco tem sido o desenvolvimento de computadores quânticos. Enquanto a computação clássica é baseada em “bits” que são um ou zero, a computação quântica usa partículas subatômicas como “qubits”. Devido ao fenômeno quântico da superposição, os qubits podem ser um e zero ao mesmo tempo, ou proporções intermediárias, o que pode permitir que sejam usados para resolver rapidamente problemas complexos que estão fora do alcance das máquinas atuais.
Computadores quânticos úteis podem estar a uma década ou mais de distância, mas algumas das pesquisas subjacentes sobre o controle de átomos e fótons individuais estão prestes a serem usadas para fazer sensores mais precisos, incluindo aqueles que rastreiam movimento, como acelerômetros e giroscópios, como bem como dispositivos que detectam pequenas mudanças na força da gravidade e campos magnéticos.
SALTO QUÂNTICO
Os militares estão analisando uma variedade de aplicações para a tecnologia quântica.
Relatórios em 2017 de um avanço chinês na magnetometria quântica levantou especulações de que poderia ser capaz de implantar uma rede aérea de dispositivos para detectar submarinos submarinos a quilômetros de distância. Muitos especialistas estão céticos, mas, a longo prazo, espera-se que os gravímetros e magnetômetros quânticos sejam capazes de mapear com mais precisão as características subterrâneas, como depósitos de petróleo e minerais, lençóis freáticos, bunkers e túneis.
Criptografia
A ameaça de avanços da China na computação quântica já está tendo um impacto na segurança cibernética. Especialistas em segurança nacional dizem que a China e outros países hostis estão coletando comunicações criptografadas e outros dados confidenciais dos EUA e armazená-los até o dia em que os computadores quânticos forem poderosos o suficiente para quebrar sua criptografia.
No ano passado, a administração e o Congresso Biden tomaram medidas para pressionar as agências governamentais a fazer a transição para novos métodos criptográficos “pós-quânticos” que se acredita serem inexpugnáveis para computadores quânticos.
A China está adotando uma abordagem diferente e mais cara para a ameaça de quebra de código quântico. O país desenvolveu redes de milhares de quilômetros de cabos de fibra ótica conectando as principais cidades que distribuem chaves quânticas aleatórias por meio de fótons para proteger as comunicações. Devido à natureza da mecânica quântica, acredita-se que qualquer tentativa de espionagem em tal rede alteraria os fótons, alertando os usuários. A China também é o primeiro país a demonstrar a distribuição de chaves quânticas via satélite.
Com base nesses esforços, a China ultrapassou os EUA em comunicações quânticas, um Estudo RAND concluído no ano passado. Os EUA lideram em computação quântica, embora não esteja claro se algum deles tem vantagem na detecção, escreveram os pesquisadores da RAND.
Cronometragem e Navegação
A geração atual de GPS por satélite só pode estimar locais com precisão de três metros. A física quântica permitiria mais precisão.
Nos laboratórios, os cientistas desenvolveram relógios atômicos mais precisos, do tamanho de uma sala, baseados em lasers ópticos que perderiam um segundo depois de bilhões de anos. A Vector Atomic está entre um punhado de empresas que trabalham no desenvolvimento de relógios menores e mais robustos para uso diário em campo, trocando o desempenho de ponta dos avanços de laboratório por confiabilidade e praticidade.
No verão passado, nos exercícios navais multinacionais Rim of the Pacific (RIMPAC), a startup com sede na Califórnia disse que demonstrou relógios ópticos embarcados em um pacote relativamente compacto de 40 litros que desviou da precisão em 10 trilionésimos de segundo após aproximadamente uma hora. Os relógios GPS atuais dos satélites variam muito depois de 20 segundos.
Esse tipo de melhoria pode ter uma infinidade de benefícios. O GPS permaneceria preciso com atualizações menos frequentes dos relógios baseados em satélite a partir do solo. Emparelhado com satélites de órbita baixa da Terra, que aproximariam os sinais de GPS, um tempo mais preciso melhoraria a precisão em centímetros. Isso significaria, por exemplo, que o GPS poderia manter veículos sem motorista em suas faixas.
Um timing melhor também permitiria um uso mais eficiente de redes celulares e outras redes sem fio, agrupando mais usuários em um espectro que atualmente é considerado altamente congestionado.
Relógios atômicos portáteis poderiam ser colocados em aeronaves ou veículos terrestres. Isso permitiria às forças americanas erguer redes GPS locais temporárias em torno dos campos de batalha com sinais de comunicação que seriam fortes demais para interromper, enquanto os EUA obstruíam os sistemas de navegação baseados no espaço inimigo, disse o CEO da Vector Atomic, Jamil Abo-Shaeer, que gerenciou programas quânticos na DARPA. de 2010 a 2014.
A empresa, que não recebeu financiamento de risco enquanto acumula mais de US$ 50 milhões em contratos de pesquisa com o governo, está trabalhando em projetos com a Marinha e a DARPA para reduzir seus relógios para que sejam menores que a bagagem de mão.
Também na RIMPAC, a Vector Atomic demonstrou um gravímetro quântico compacto emparelhado com um sistema de navegação inercial padrão que promete permitir que navios de guerra naveguem sem GPS. O dispositivo mede pequenas mudanças na força local da gravidade devido a variações no terreno submarino. Ao comparar as medições com um mapa gravitacional, o dispositivo foi capaz de corrigir a deriva no sistema de navegação inercial da nave para fixar com precisão a localização da embarcação ao longo de três semanas de uso, disse Abo-Shaeer.
A empresa acredita que em dois a três anos poderá começar a comercializar uma versão energeticamente eficiente, pequena o suficiente para caber no porta-malas de um carro.
Várias outras empresas estão trabalhando em sensores inerciais quânticos, incluindo a Q-CTRL, com sede na Austrália, que está planejando uma demonstração de campo em meados de 2023 de um sistema de navegação habilitado para quantum com o parceiro Advanced Navigation. A Infleqtion, com sede no Colorado, faz parte de um projeto do Reino Unido para desenvolver um Sistema de Posicionamento Quântico para veículos individuais. Um giroscópio quântico que a empresa está construindo para a iniciativa será testado em voo em 2024.
Comunicações
Com o financiamento da DARPA, a Infleqtion, que no ano passado mudou seu nome de ColdQuanta, também está desenvolvendo receptores de rádio quânticos para substituir as antenas parabólicas. Eles podem ser sintonizados em frequências em todo o espectro, desde as bandas HF e UHF usadas por rádios táticos militares até a banda K usada pela rede de banda larga por satélite Starlink da SpaceX. A tecnologia permitirá que um dispositivo substitua o que dez conjuntos de receptores diferentes fazem hoje, disse Clark.
Até 2025, a empresa planeja demonstrar um receptor de bolso de seis bandas com lasers e componentes eletrônicos de back-end reduzidos ao tamanho de uma pequena caixa de sapatos.
Mais adiante, Clark disse que uma tecnologia semelhante pode ser usada para criar um transmissor multibanda sintonizável. “Isso seria o Santo Graal”, disse ele Forbes. “Seria como o seu comunicador Star Trek, transmissão e recepção completas em um pequeno dispositivo.”
Competição
Embora a União Soviética tenha produzido alguns dos maiores físicos teóricos do século 20, não há muitos sinais de que a Rússia esteja desenvolvendo tecnologias quânticas significativas hoje, disse o pesquisador da RAND Edward Parker. Forbes.
O trabalho da China em tecnologia quântica está concentrado em grandes laboratórios nacionais. Isso pode colocá-lo em desvantagem na comercialização de sensores quânticos em comparação com os EUA, com sua gama de empresas privadas, disse Parker.
“O progresso real no sensoriamento quântico a ser feito agora não é necessariamente trabalho de laboratório ou trabalho acadêmico, mas torná-lo viável”, disse Parker. “Não está claro para mim se eles têm a infraestrutura do setor privado para fazer esse tipo de trabalho minucioso.”
MAIS DE FORBES
Fonte: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- para-frustrar-a-china-na-guerra-tecnológica-quântica/