Comunicação Quântica de Mar a Mar

por Amara Graps

É uma ideia inspiradora: “Transmitir em todo o Canadá”. Declaração de missão do projeto de comunicação quântica QEYSSat v.2.0 para conectar o Canadá, mari usque ad marede mar a mar. As dez províncias e três territórios do Canadá estendem-se do Oceano Atlântico ao Oceano Pacífico, ao norte, no Oceano Ártico, tornando o Canadá o segundo maior país do mundo em área total (~9,98 milhões de km quadrados).) o maior litoral do mundo. A sua fronteira com os Estados Unidos é a fronteira terrestre mais longa do mundo.

O primeiro passo

O primeiro passo na grande visão de comunicações quânticas do Canadá é o Quantum EncrYption and Science Satellite (QEYSSat), um satélite de demonstração de tecnologia e ciência, atualmente a cerca de um ano do lançamento. Um resumo recente dos objetivos da missão QEYSSat foi fornecido por Katanya B. Kuntz, Coordenadora da Equipe Científica do QEYSSat, na reunião do Grupo de Trabalho de Segurança e Proteção Quântica em 22 de outubro de 2024.

• Microssatélite (
• Há uma fonte de downlink quântico recém-instalada em 850 nm para o projeto REFQ, as Estações Terrestres Quânticas (QGS) da Universidade de Calgary
• QEYSSat se conectará a muitas fontes quânticas terrestres, para testar vários links Terra-Espaço (redes de fibra terrestre, link de memória atômica terrestre, ponto quântico, fonte de fóton único, .. .)
• Demonstração de ligações quânticas com a área QKD: no Canadá + em todo o mundo, utilizando diversos QGSs nacionais e internacionais. Veja a figura a seguir para as divisões nacionais do Canadá.
• Finalidade A finalidade é distribuir chaves entre dois QGSs separados por pelo menos 400 km. O principal QGS está na Agência Espacial Canadense (CSA) e o segundo QGS no Institute for Quantum Computing (IQC).
• Os telescópios transmissores são 'combinados', o IQC possui estações terrestres portáteis, que foram utilizadas na demonstração aérea.
• O estudo de coordenadas quânticas, introdução às configurações relativísticas, novas demonstrações científicas, capacidades de óptica adaptativa, …
• Os níveis de prontidão técnica (TRLs) dos componentes QEYSSat são de nível 6, quando são montados na espaçonave QEYSSat (ver Figura 24 em Jennewein et al., 2024).
• QEYSSat lançado no final de 2025.

QEYSSat: a missão de satélite quântico mais acessível de todos os tempos

Em sua palestra no dia 22 de outubro, Katanya Kuntz mostrou um slide do protótipo de carga útil QEYSSat, com valores básicos: 23kg, potência

No entanto, uma olhada nas informações do projeto QEYSSat mostra 20 publicações de pesquisa que remontam a 2011, com o diretor do projeto: Thomas Jennewein, cuja experiência na Universidade de Viena foi sob a orientação do ganhador do Prêmio Nobel e especialista em comunicações quânticas: Anton Zeilinger, incluindo a colaboração de Zeilinger em . O bem-sucedido satélite quântico Micius da China.

Apesar do seu pequeno tamanho em comparação com o satélite preparatório Micius e da ESA: Eagle-1, as capacidades incorporadas no projecto de pequeno satélite QEYSSat são notáveis. A Agência Espacial Canadense deveria comercializar este satélite em seu devido lugar como uma classe mundial. Preparei uma lista de outros satélites quânticos, onde podemos ver que existe agora uma corrida de lançamento entre Eagle-1 e QEYSSat.

De mar a mar a mar

Jennewein et al., 2024 QEYSSat v2.0 é um white paper de 89 páginas (108 páginas no arXiv) que se baseia na missão QEYSSat original, ao mesmo tempo que detalha a estratégia de comunicações quânticas mais ampla e de longo prazo do Canadá. Este white paper vai além deste primeiro passo para um satélite espacial. Com a profundidade e amplitude do conhecimento da comunicação quântica, este white paper deveria estar na biblioteca de todos os especialistas em comunicação quântica. O white paper também é uma Master Class em entrevistas com especialistas em comunicação quântica, que continuarei na Parte 2 deste artigo.

Um objetivo da estratégia QEYSSat v.2.0 emergiu da minha leitura do conceito do Livro Branco, na seção 7.3.1, pouco antes da listagem de oito objetivos de comunicação detalhados:

“Este conceito de missão QEYSSat 2.0 deve fornecer maneiras de estabelecer chaves quânticas seguras que, primeiro, cubram TUDO do Canadá. Qualquer estação do Ponto A a qualquer Ponto B será conectada, e o alcance é de costa a costa a costa.”

Não perca a seção 5.8.3 com sua descrição da comunicação quântica subaquática e:

“[…] à medida que avançamos para comprimentos de onda de luz ao testar canais QKD entre a Terra e o satélite, abrimos a porta para túneis subaquáticos onde comprimentos de onda azuis podem ser transmitidos centenas de metros por tempo suficiente para estabelecer um caminho entre submarinos enquanto eles permanecem submersos.”

Gostaria de lembrar aos nossos leitores que 'Todo o Canadá' incluirá o arquipélago Ártico, veja a figura a seguir. Esta é uma oportunidade para o Canadá se tornar um líder mundial em comunicações quânticas no extremo norte. A mitigação das alterações climáticas por parte de todos os países amigos do Árctico exigirá uma boa comunicação.

Quanto ao primeiro maior país, a Rússia (~ 17,10 km quadrados), fica do outro lado do Oceano Ártico, a partir do Canadá. Será necessária uma comunicação fiável e segura para apoiar as medidas dos países ocidentais contra a política agressiva da Rússia, cujo slogan é “Não tenho fronteiras”. Se você ainda não tem certeza da importância da comunicação para a Rússia, lembre-se de quão rápido é entrar no Golpe: em 26 de agosto de 1991, Yeltsin transferiu a comunicação da URSS para ficar sob seu controle, e veja que os Starlinks de Elon Musk são agora disponível gratuitamente na Rússia aberta. o mercado para as suas comunicações militares na sua guerra com a Ucrânia, na linha da frente da Ucrânia (Washington Post).

Isso leva a um dos cenários de uso de tecnologia quântica de maior impacto econômico, na era FTQC, para segurança cibernética e defesa: comunicações quânticas por satélite. A GQI ajuda você. Veja a próxima figura.

Os primeiros passos da comunicação Quantum Safe atual incluem tecnologias básicas e avançadas, cujo impacto económico está a aumentar. No curto prazo, pode-se usar a primeira camada de segurança multicamadas para proteger nós confiáveis ​​com criptografia pós-quântica. Em um relatório anterior do QCR, descrevemos diferentes teorias de comunicação quântica para a Internet Quântica. Quantum Safe Outlook da GQI e relatório que o acompanha Apresentação Estado da situação segura da Quantum

descreve a jornada de construção da Internet Quântica, liderada pela rede e pela computação, e todas as etapas intermediárias. Uma estratégia abrangente de comunicações quânticas para conectar o segundo maior país do mundo (sim, estamos olhando para você, Canadá), pode incluir etapas intermediárias.

A comunicação segura quântica emerge de muitos temas de casos de uso, dependendo do sucesso crescente da tecnologia quântica. Nos cronogramas, isso é definido como NISQ, NISQ 'verdadeiro', FTQC 'antigo' e assim por diante. Nos Casos de Uso de Telecomunicações, grandes redes QKD terão um Caso de Uso de alto impacto econômico no futuro, quando o FTQC, com velocidade modesta, estiver em vigor. Para aplicações automotivas e aeronáuticas, links de comunicação QKD especiais são tecnologias quânticas avançadas para o futuro entre o 'verdadeiro' NISQ e o 'futuro' FTQC. Continuarei a extrair exemplos do white paper QEYSSat v.2.0 na Parte 2, para discutir o 'fruto mais fácil da experiência'. Relatório do Outlook Seguro da Quantum. Apesar dos desafios, a transição para uma criptografia quântica segura é essencial para garantir a segurança da nossa infraestrutura digital no futuro. As organizações que começarem a planear agora estarão bem posicionadas para enfrentar este desafio.

Se você quiser saber mais, não hesite em entrar em contato