Vector Atomic や Infleqtion などの企業は、軍が量子技術を利用して地下センシング、安全な通信、GPS の代替品を開発するのを支援しています。
By ジェレミー・ボガイスキー
Ifスパイ気球が浮かぶ 米国のはるか上空にあるのは 19 世紀の技術戦争の一例です。量子を近い未来と考えてください。
国防総省は何年もの間、より強力なコンピューターの開発、GPS のバックストップ、通信のセキュリティの強化、水中の潜水艦や地下バンカーをより適切に検出できる監視手段の作成など、量子物理学を使用して戦争を行う新しい方法を模索してきました。 緊急性があります。中国も、これらの機能をさらに強化するために多額の投資を行っています。
たとえば、GPS を考えてみましょう。 米国と中国の間で武力衝突が発生した場合、双方が最初に狙う対象の XNUMX つは、相手国のグローバル ポジショニング システムです。 それがなければ、地上の混乱と空の混乱を想像してみてください。
研究者は、GPS が機能しなくなった場合に船舶や航空機がコースを維持できるようにするだけでなく、ミサイルをより正確にターゲットに誘導できるようにする、量子強化ナビゲーション システムを開発しています。 その一環として、より正確な原子時計を作成する必要があります。これは、GPS の本質がタイミング システムであり、衛星と地上の受信機との間の時間差を計算するためです。 空軍研究所の副所長であるマイケル・ハイダック氏は、この技術はXNUMX年以内に完成するだろうと語った。
この分野のリーダーの XNUMX つであるスタートアップ企業 Infleqtion の物理学者で副社長の William Clark 氏は次のように述べています。 フォーブス.
準備ができているかどうか
国防総省による、さまざまな量子技術の準備状況と予想される軍事的影響の評価。
中国との技術競争で、国防総省は量子科学を含む多くの分野で研究開発費を増やしています。 政府機関は、918 年の 2022 億 449 万ドルから 2019 年度に量子研究開発に 870 億 2022 万ドルを費やす必要があり、主な資金提供者には空軍研究所、国防高等研究計画局、海軍研究局が含まれていました。 彼らの貢献は、ベンチャー キャピタルの量の増加によって補完されています。 Pitchbook によると、米国の量子スタートアップは 2020 年に XNUMX 億 XNUMX 万ドルの資金を調達しました。これは XNUMX 年のほぼ XNUMX 倍です。
焦点のほとんどは、量子コンピューターの開発に向けられています。 従来のコンピューティングは XNUMX または XNUMX の「ビット」に基づいていますが、量子コンピューティングは素粒子を「キュービット」として使用します。 重ね合わせの量子現象により、キュービットは同時に XNUMX と XNUMX になるか、その間の比率になる可能性があり、現在のマシンでは手の届かない複雑な問題をすばやく解決するために使用できる可能性があります。
有用な量子コンピューターは XNUMX 年以上先のことかもしれませんが、個々の原子と光子を制御する基礎となる研究のいくつかは、加速度計やジャイロスコープなどの動きを追跡するセンサーを含む、より正確なセンサーを作成するために使用されようとしています。重力と磁場の小さな変化を検出するデバイス。
飛躍的進歩
軍は、量子技術のさまざまなアプリケーションを検討しています。
2017年のレポート 量子磁力測定法における中国の画期的な発見により、数マイル離れた水中の潜水艦を検出するためのデバイスの空中ネットワークを展開できる可能性があるという憶測が飛び交いました。 多くの専門家は懐疑的ですが、長期的には、量子重力計と磁力計が、石油や鉱物の堆積物、地下水面、バンカー、トンネルなどの地下の特徴をより正確にマッピングできるようになると期待されています.
暗号学
中国による量子コンピューティングのブレークスルーの脅威は、サイバーセキュリティにすでに影響を与えています。 国家安全保障関係者は、中国やその他の敵対国は 暗号化通信の収集 およびその他の機密データを米国から収集し、量子コンピューターが暗号化を解読できるほど強力になる日までそれを保存します。
昨年、バイデン政権と議会は、政府機関に対し、量子コンピューターに難攻不落であると考えられている新しい「ポスト量子」暗号方式への移行を促す措置を講じました。
中国は、量子暗号解読の脅威に対して、これまでとは異なる、より費用のかかる手段を講じています。 この国は、通信を保護するために光子を介してランダムな量子鍵を配布する主要都市を接続する数千マイルの光ファイバーケーブルのネットワークを開発しました。 量子力学の性質上、このようなネットワークを傍受しようとすると、フォトンが変更され、ユーザーに警告されると考えられています。 中国はまた、衛星を介した量子鍵の配布を実証した最初の国でもあります。
これらの努力のおかげで、中国は量子通信で米国を追い抜いた。 RAND研究 昨年締結。 米国は量子コンピューティングでリードしているが、どちらがセンシングで優位に立っているかは不明である、と RAND の研究者は書いている。
タイミングとナビゲーション
現在の世代の衛星 GPS では、位置を XNUMX メートル以内でしか推定できません。 量子物理学は、より高い精度を可能にします。
研究室では、科学者たちは、数十億年後に XNUMX 秒を失う光レーザーに基づいた、より正確な部屋サイズの原子時計を開発しました。 Vector Atomic は、日々の現場で使用するための小型でより頑丈な時計の開発に取り組んでいる数少ない企業の XNUMX つであり、信頼性と実用性のために実験室でのブレークスルーの最先端の性能を引き換えにしています。
昨年の夏、多国籍企業のリム オブ パシフィック (RIMPAC) 海軍演習で、カリフォルニアに本拠を置くこのスタートアップ企業は、比較的コンパクトな 40 リットルのパッケージで、約 10 時間後に 20 兆分の XNUMX 秒の精度からドリフトした船舶搭載の光時計を実証したと述べました。 現在の衛星 GPS クロックは、XNUMX 秒後にそれほどドリフトします。
この種の改善には、多くのメリットがあります。 GPS は、地上からの衛星ベースのクロックの更新頻度を減らしても正確性を維持できます。 GPS信号を近づける地球低軌道衛星と組み合わせると、より正確なタイミングにより、精度が数センチメートル以内に向上します。 これは、たとえば、GPS が自動運転車を車線内に留めることができることを意味します。
タイミングが改善されれば、携帯電話やその他の無線ネットワークをより効率的に使用できるようになり、現在非常に混雑していると考えられているスペクトルに多くのユーザーが詰め込まれます。
ポータブル原子時計は、航空機や地上車両に搭載できます。 DARPA で量子プログラムを管理していた Vector Atomic の CEO である Jamil Abo-Shaeer 氏は、米国が敵の宇宙ベースのナビゲーション システムを妨害している間に、通信信号が強すぎて混乱させることができない通信信号を使用して、米軍が戦場周辺に一時的なローカル GPS ネットワークを構築できるようになると述べています。 2010年から2014年まで。
50万ドル以上の政府研究契約を積み上げながらベンチャー資金を調達していない同社は、海軍とDARPAと協力して時計を縮小し、機内持ち込み手荷物よりも小さくするプロジェクトに取り組んでいます.
また、RIMPAC で、Vector Atomic は、軍艦が GPS なしで航行できるようにすることを約束する、標準的な慣性航法システムと組み合わせたコンパクトな量子重力計のデモを行いました。 この装置は、海底地形の変化による局地的な重力のわずかな変化を測定します。 測定値を重力マップと比較することにより、デバイスは船の慣性航法システムのドリフトを修正して、XNUMX週間の使用で船の位置を正確に修正できたとAbo-Shaeer氏は述べています.
同社は、XNUMX ～ XNUMX 年以内に、車のトランクに収まるほど小さいエネルギー効率の高いバージョンの商品化を開始できると考えています。
オーストラリアを拠点とする Q-CTRL など、他のいくつかの企業が量子慣性センサーに取り組んでいます。Q-CTRL は、2023 年半ばに、パートナーの Advanced Navigation と共に量子対応ナビゲーション システムのフィールド デモンストレーションを計画しています。 コロラドに本拠を置く Infleqtion は、個々の車両用の量子測位システムを開発する英国のプロジェクトの一部です。 同社がイニシアチブのために構築している量子ジャイロスコープは、2024 年に飛行試験が行われる予定です。
通信部
DARPA の資金提供を受けて、昨年 ColdQuanta から社名を変更した Infleqtion も、衛星放送受信アンテナに代わる量子無線受信機を開発しています。 それらは、軍事戦術無線で使用される HF および UHF バンドから、SpaceX の Starlink 衛星ブロードバンド ネットワークで使用される K バンドまで、スペクトル全体の周波数に調整できます。 この技術により、XNUMX つのデバイスで、現在 XNUMX の異なる受信機セットが行っていることを代替できるようになる、とクラーク氏は述べています。
同社は 2025 年までに、レーザーとバックエンドの電子機器を小さな靴箱のサイズにまで縮小したポケットサイズの XNUMX バンド受信機を実証する予定です。
さらにクラークは、同様の技術を使用して、調整可能なマルチバンド送信機を作成できる可能性があると述べました。 「それが聖杯になるだろう」と彼は言った フォーブス. 「スタートレックのコミュニケーターのようなもので、小さなデバイスで完全に送受信できます。」
競技
ソビエト連邦は 20 世紀で最も優れた理論物理学者の何人かを輩出したが、今日、ロシアが重要な量子技術を開発している兆候はあまりない、と RAND の研究者であるエドワード・パーカーは語った。 フォーブス.
量子技術における中国の研究は、大規模な国立研究所に集中しています。 そのため、数多くの民間企業がある米国と比較して、量子センサーの商業化において不利になる可能性がある、と Parker 氏は述べた。
「現在行われている量子センシングの真の進歩は、必ずしも実験室での作業や学術的な作業ではなく、実用化することです」と Parker 氏は述べています。 「彼らがそのような核心的な仕事をするための民間部門のインフラを持っているかどうかは、私にはわかりません。」
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ソース: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- to-thwart-china-in-quantum-tech-war/