Vector Atomic 및 Infleqtion과 같은 회사는 군대가 양자 기술을 활용하여 지하 감지, 보안 통신 및 GPS 대안을 개발하도록 돕고 있습니다.
By 제레미 보가이스키
If떠있는 스파이 풍선 미국 상공은 19세기 기술 전쟁의 한 예입니다. 양자를 가까운 미래로 생각하십시오.
펜타곤은 더 강력한 컴퓨터 개발, GPS 백스톱, 통신 보안 강화 또는 잠수 잠수함과 지하 벙커를 더 잘 탐지할 수 있는 감시 수단 개발 등 양자 물리학을 사용하여 전쟁을 벌이는 새로운 방법을 수년간 모색해 왔습니다. 시급합니다. 중국도 이러한 역량을 강화하는 데 막대한 투자를 하고 있습니다.
예를 들어 GPS를 사용하십시오. 미국과 중국 사이에 무력 충돌이 발생하면 양측이 가장 먼저 목표로 삼는 것 중 하나는 상대국의 글로벌 포지셔닝 시스템일 것이다. 지상의 혼돈과 그것이 없는 하늘의 혼란을 상상해 보십시오.
연구원들은 GPS 중단 시 선박과 항공기가 항로를 유지하고 목표물에 미사일을 보다 정확하게 유도할 수 있는 양자 강화 내비게이션 시스템을 개발하고 있습니다. 그 중 일부는 보다 정확한 원자 시계를 만드는 것과 관련이 있습니다. GPS는 지상의 위성과 수신기 사이의 시간 차이를 계산하는 타이밍 시스템의 핵심이기 때문입니다. 이 기술은 XNUMX년 이내에 준비될 것이라고 공군 연구소의 부국장인 Michael Hayduk이 말했습니다.
이 분야의 선두주자 중 하나인 인플렉션(Infleqtion)의 물리학자이자 부사장인 윌리엄 클라크(William Clark)는 "이것은 다소 놀라운 방식으로 세상을 바꿀 것이며 너무 오래 기다릴 필요가 없다"고 말했다. 포브스.
준비 여부
다양한 양자 기술의 준비태세 및 예상되는 군사적 영향에 대한 국방부의 평가.
중국과의 기술 경쟁에서 펜타곤은 양자 과학을 포함한 많은 분야에서 연구 개발 지출을 늘렸습니다. 정부 기관은 918 회계연도에 양자 R&D에 2022억 449만 달러를 지출했는데, 이는 2019년 870억 2022만 달러에서 증가한 금액이며, 공군 연구소, 국방 첨단 연구 계획국, 해군 연구소가 주요 자금 지원자 중 하나입니다. 그들의 기여는 벤처 자본의 증가로 보완되었습니다. 피치북(Pitchbook)에 따르면 미국 양자 스타트업은 2020년에 XNUMX억 XNUMX천만 달러의 자금을 흡수했으며 이는 XNUMX년의 거의 두 배입니다.
대부분의 초점은 양자 컴퓨터 개발에 맞춰져 있습니다. 기존 컴퓨팅은 XNUMX 또는 XNUMX인 "비트"를 기반으로 하지만 양자 컴퓨팅은 아원자 입자를 "큐비트"로 사용합니다. 중첩의 양자 현상으로 인해 큐비트는 동시에 XNUMX과 XNUMX이 되거나 그 사이의 비율이 될 수 있으므로 현재 기계가 도달할 수 없는 복잡한 문제를 신속하게 해결하는 데 사용할 수 있습니다.
유용한 양자 컴퓨터는 XNUMX년 이상이 걸릴 수 있지만 개별 원자와 광자를 제어하기 위한 기본 연구 중 일부는 가속도계 및 자이로스코프와 같이 동작을 추적하는 센서를 포함하여 보다 정확한 센서를 만드는 데 사용되는 정점에 있습니다. 중력과 자기장의 작은 변화를 감지하는 장치도 있습니다.
양자 도약
군대는 양자 기술의 다양한 응용 프로그램을 검토하고 있습니다.
2017년 보고서 양자 자력 측정 분야에서 중국의 돌파구가 열리면서 수 마일 떨어진 수중 잠수함을 탐지하기 위해 공중 장치 네트워크를 배치할 수 있을 것이라는 추측이 제기되었습니다. 많은 전문가들은 회의적이지만 장기적으로는 양자 중력계와 자력계가 석유 및 광물 퇴적물, 지하 수면, 벙커 및 터널과 같은 지하 특징을 보다 정확하게 매핑할 수 있을 것으로 예상됩니다.
암호화
중국의 양자 컴퓨팅 혁신 위협은 이미 사이버 보안에 영향을 미치고 있습니다. 국가 안보 관계자들은 중국과 다른 적대국들이 암호화된 통신 수집 및 미국의 기타 민감한 데이터를 수집하고 양자 컴퓨터가 암호화를 해독할 수 있을 만큼 강력해질 때까지 저장합니다.
작년에 Biden 행정부와 의회는 정부 기관이 양자 컴퓨터에 난공불락인 것으로 여겨지는 새로운 "포스트 양자" 암호화 방법으로 전환하도록 압력을 가하는 조치를 취했습니다.
중국은 양자 코드 크래킹의 위협에 대해 좀 더 값비싸고 다른 방식을 취하고 있습니다. 이 나라는 통신 보안을 위해 광자를 통해 임의의 양자 키를 배포하는 주요 도시를 연결하는 수천 마일의 광섬유 케이블 네트워크를 개발했습니다. 양자 역학의 특성으로 인해 그러한 네트워크를 도청하려는 시도는 광자를 변경하여 사용자에게 경고할 것이라고 믿어집니다. 중국은 또한 위성을 통해 양자 키 배포를 시연한 최초의 국가이기도 합니다.
이러한 노력에 힘입어 중국은 양자통신 분야에서 미국을 앞서고 있다. 랜드 연구 지난해 결론을 내렸다. RAND 연구원들은 미국이 양자 컴퓨팅을 주도하고 있지만 센싱에서 우위를 점하고 있는지는 불분명하다고 말했습니다.
타이밍 및 탐색
현재 세대의 위성 GPS는 XNUMX미터 이내의 위치만 추정할 수 있습니다. 양자 물리학은 더 많은 정밀도를 허용합니다.
연구실에서 과학자들은 수십억 년 후에 XNUMX초를 잃게 될 광학 레이저를 기반으로 하는 보다 정확한 방 크기의 원자 시계를 개발했습니다. Vector Atomic은 일상적인 현장 사용을 위해 더 작고 더 견고한 시계를 개발하는 소수의 회사 중 하나이며, 신뢰성과 실용성을 위해 실험실 혁신의 최첨단 성능을 교환합니다.
지난 여름 다국적 환태평양(RIMPAC) 해군 훈련에서 캘리포니아에 기반을 둔 이 스타트업은 약 40시간 후 정확도에서 10조분의 20초 차이가 나는 비교적 작은 XNUMX리터 패키지의 선박용 광학 시계를 시연했다고 말했습니다. 현재 위성 GPS 시계는 XNUMX초 후에 그만큼 드리프트합니다.
이러한 종류의 개선은 많은 이점을 가질 수 있습니다. GPS는 지상에서 위성 기반 시계를 덜 자주 업데이트하여 정확도를 유지합니다. GPS 신호를 더 가깝게 가져오는 저궤도 위성과 함께 더 정확한 타이밍은 정확도를 센티미터 이내로 향상시킵니다. 예를 들어, 이는 GPS가 무인 차량을 차선에 유지할 수 있음을 의미합니다.
더 나은 타이밍은 셀룰러 및 기타 무선 네트워크를 보다 효율적으로 사용할 수 있게 하여 현재 매우 혼잡한 것으로 간주되는 스펙트럼에 더 많은 사용자를 묶을 수 있습니다.
휴대용 원자시계는 항공기나 지상 차량에 장착할 수 있습니다. DARPA에서 양자 프로그램을 관리한 Vector Atomic CEO Jamil Abo-Shaeer는 미군이 적의 우주 기반 내비게이션 시스템을 방해하는 동안 너무 강해서 교란할 수 없는 통신 신호로 전장 주변에 임시 로컬 GPS 네트워크를 구축할 수 있다고 말했습니다. 2010년부터 2014년까지.
50천만 달러 이상의 정부 연구 계약을 체결하는 동안 벤처 자금을 받지 않은 이 회사는 해군 및 DARPA와 함께 시계를 축소하여 휴대 수하물보다 작게 만드는 프로젝트를 진행하고 있습니다.
또한 RIMPAC에서 Vector Atomic은 해군 함정이 GPS 없이 항해할 수 있도록 약속하는 표준 관성 항법 시스템과 쌍을 이루는 소형 양자 중력계를 시연했습니다. 이 장치는 해저 지형의 변화로 인한 국지적 중력의 미세한 변화를 측정합니다. Abo-Shaeer는 측정치를 중력 지도와 비교함으로써 선박의 관성 항법 시스템의 드리프트를 수정하여 XNUMX주 동안 선박의 위치를 정확하게 고정할 수 있었다고 말했습니다.
회사는 XNUMX~XNUMX년 안에 자동차 트렁크에 들어갈 만큼 작은 에너지 효율적인 버전을 상용화할 수 있을 것이라고 믿고 있습니다.
파트너 Advanced Navigation과 함께 2023년 중반에 양자 지원 내비게이션 시스템의 현장 시연을 계획하고 있는 호주 기반 Q-CTRL을 포함하여 다른 여러 회사가 양자 관성 센서를 연구하고 있습니다. 콜로라도에 기반을 둔 Infleqtion은 개별 차량용 양자 위치 확인 시스템을 개발하기 위한 영국 프로젝트의 일부입니다. 회사가 이니셔티브를 위해 구축하고 있는 양자 자이로스코프는 2024년에 비행 테스트를 받을 예정입니다.
커뮤니케이션
DARPA 자금 지원으로 작년에 ColdQuanta에서 이름을 바꾼 Infleqtion도 위성 안테나를 대체할 양자 라디오 수신기를 개발하고 있습니다. 군용 전술 라디오에서 사용하는 HF 및 UHF 대역에서 SpaceX의 Starlink 위성 광대역 네트워크에서 사용하는 K-대역에 이르기까지 스펙트럼 전체의 주파수에 맞출 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 오늘날 XNUMX개의 서로 다른 수신기 세트가 수행하는 작업을 하나의 장치로 대체할 수 있다고 Clark은 말했습니다.
2025년까지 이 회사는 작은 신발 상자 크기로 축소된 레이저 및 백엔드 전자 장치가 있는 주머니 크기의 XNUMX대역 수신기를 시연할 계획입니다.
더 나아가 Clark은 유사한 기술이 조정 가능한 다중 대역 송신기를 만드는 데 사용될 수 있다고 말했습니다. "그것이 성배가 될 것"이라고 그는 말했다. 포브스. "스타트렉 커뮤니케이터처럼 작은 장치에서 완전한 송수신이 가능합니다."
경쟁
소련이 20세기의 가장 위대한 이론 물리학자들을 배출했지만 러시아가 오늘날 중요한 양자 기술을 개발하고 있다는 징후는 많지 않다고 RAND 연구원인 에드워드 파커(Edward Parker)는 말했습니다. 포브스.
중국의 양자 기술 작업은 대규모 국립 연구소에 집중되어 있습니다. 파커는 "이는 민간 기업이 많은 미국에 비해 양자 센서 상용화에 불리할 수 있다"고 말했다.
Parker는 "현재 양자 감지의 진정한 진전은 반드시 실험실 작업이나 학술 작업이 아니라 그것을 현장화하는 데 있습니다."라고 말했습니다. "그들이 그런 종류의 핵심 작업을 수행할 수 있는 민간 부문 인프라를 가지고 있는지가 불분명합니다."
FORBES에서 더
출처: https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- 양자 기술 전쟁에서 중국을 저지하기 위해/