La corsa allo spazio quantistico è qui

L'Europa sta entrando nella corsa per portare la tecnologia quantistica nello spazio in grande stile, con non meno di tre iniziative pubblico-private per lanciare un satellite di comunicazione quantistica. La tendenza dall'altra parte dell'Atlantico pone la domanda ovvia: dove sono gli Stati Uniti in questa corsa che i cinesi hanno dominato da quando hanno inviato il primo satellite quantistico nel 2016. La risposta ha implicazioni strategiche oltre che tecnologiche.

Un satellite quantistico utilizza fotoni che sono indissolubilmente legati o "aggrovigliati" dalla fisica quantistica, per comunicare con una stazione terrestre. Il collegamento quantistico consente il teletrasporto di informazioni alla velocità della luce, ma significa anche che qualsiasi tentativo di intercettare il segnale interrompe immediatamente il collegamento, rendendo impossibile l'hacking. I satelliti per comunicazioni quantistiche diventeranno hub non solo di una futura Internet quantistica, ma anche hub per reti a prova di hacker per il trasferimento di dati e comunicazioni classificati, per non parlare di un'architettura di comando e controllo che sarà parte integrante del dominio del dominio spaziale.

Il mese scorso l'Agenzia spaziale europea ha annunciato un piano per un consorzio di 20 società per il lancio di un satellite quantistico nel 2024. Il satellite utilizzerà la tecnologia di distribuzione della chiave quantistica (QKD). cioè lo scambio di chiavi di crittografia conosciute solo tra parti condivise. per le reti di comunicazione europee a sicurezza quantistica. Il satellite volerà in orbita terrestre bassa (LEOLEO
) e sarà collegato a un centro operativo con sede in Lussemburgo.

A febbraio anche la società aerospaziale SpeQtral con sede a Singapore ha annunciato lancerà il suo primo satellite QKD, SpeQtral-1, nel 2024 con l'aiuto dell'Office for Space Technology and Industry di Singapore e della società aerospaziale francese Thales. Non aspettando di essere da meno in questo senso, Virgin Orbit ha stretto una partnership con la società britannica Arqit Quantum per non meno di cinque lanci dei satelliti LEO QKD, a partire dal 2023. È interessante notare che questi lanci servirebbero potenziali clienti del governo con il "Sistema Quantistico Federato" di Arqit, che è attualmente disponibile solo per i dipartimenti della difesa delle nazioni Five Eyes.

QKD è una tecnologia collaudata: aziende come IDQuantique in Svizzera e QLabs in Australia forniscono da anni la crittografia quantistica per i clienti (divulgazione completa: entrambe sono membri fondatori della Quantum Alliance Initiative dell'Hudson Institute). Distribuire quella tecnologia nello spazio è più complicato e tutti questi progetti satellitari saranno esperimenti, almeno all'inizio. Ma è stata la Cina a lanciare il primo satellite quantistico nel 2016, soprannominato Micius, e un anno dopo lo ha utilizzato per stabilire come ottenere comunicazioni QKD a lunga distanza tra stazioni di terra a più di 1200 km di distanza. A luglio la Cina ha inviato un secondo satellite con crittografia quantistica, che secondo quanto riferito è un sesto della massa del suo predecessore del 2016.

Inoltre, secondo Science Daily, ad agosto il laboratorio spaziale cinese in orbita Tiangong-2 ha trasmesso chiavi di crittografia quantistica a quattro stazioni di terra, le stesse stazioni di terra in grado di ricevere chiavi quantistiche dal satellite orbitante Micius, che utilizza la stazione spaziale come ripetitore.

Tutti questi sono passi verso la creazione di una costellazione di satelliti compatibili con la crittografia quantistica su una vasta gamma di orbite, trasmettendo comunicazioni a lunga distanza che sono inattaccabili e opache a coloro che non sono a conoscenza della chiave quantistica.

Allora, dove sono gli Stati Uniti in tutto questo? Stranamente, anche se la prima rete QKD in assoluto è stata creata dalla Defense Advanced Research Projects Agency nel 2003, il nostro governo e in particolare la nostra National Security Agency sono stati in gran parte incuriositi dalle possibilità di comunicazione basata sull'entanglement e QKD, mentre suggerendo l'interesse cinese nella tecnologia è stata una perdita di tempo e denaro. Recentemente l'Air Force Research Lab ha finanziato la ricerca sull'uso di droni per reti quantistiche, ma coloro che supervisionano questi sforzi non vedono come l'uso di una tecnologia quantistica che funziona solo quando il satellite e la stazione di terra sono in perfetto allineamento, segni molti miglioramenti sui sistemi attuali.

Anche se gli USA CHIPSFIANCHI
e Science Act del 2022, firmato dal presidente Biden ad agosto, stanzia più di $ 153 milioni all'anno per l'informatica quantistica e le reti, non è probabile che incoraggi più il lavoro verso i sistemi basati su QKD nel cielo.

Tale atteggiamento potrebbe dover cambiare, tuttavia, se cinesi ed europei saranno in grado di dimostrare come creare una vera rete basata su QKD utilizzando più satelliti collegati a più stazioni di terra, una rete al di là della portata anche dell'hacker più sofisticato.

Tutto sommato, se gli Stati Uniti entreranno nella corsa ai satelliti quantistici, è improbabile che lo facciano da soli. Invece, coloro che vorrebbero vedere l'America trarre vantaggio da questo abbinamento tecnologico emergente dovranno incoraggiare un partner straniero a farsi avanti e offrirsi di aiutare a motivare i nostri scienziati, ingegneri e, infine, il governo a fare questo prossimo grande salto quantico, questa volta nel regno dello spazio.