Firma Q-CTRL planuje wysłać w kosmos ultraczułe czujniki kwantowe

Technologie kwantowe są na dobrej drodze, aby osiągnąć nowe wyżyny - całkiem dosłownie: firma kwantowa Q-CTRL planuje wysłać w kosmos ultraczułe czujniki kwantowe i urządzenia nawigacyjne w ramach misji eksploracji Księżyca w poszukiwaniu wody i innych zasobów, które będą wspierać Astronauci NASA na przyszłych lądowaniach.

Australijska firma, która stosuje zasady inżynierii sterowania w celu poprawy wydajności sprzętu urządzeń kwantowych, dostarczy technologię kwantową do wspomagania misji bezzałogowych, organizowanych przez konsorcjum przemysłu kosmicznego Seven Sisters planowanych na 2023 r.

Konsorcjum, utworzone w zeszłym roku przez start-up kosmiczny Fleet Space, pracuje nad wysłaniem nanosatelitów i czujników eksploracyjnych na Księżyc w celu poszukiwania zasobów i generowania przydatnych danych dla przyszłych misji załogowych. Zebrane informacje będą stanowić podstawę programu NASA Artemis, którego planem jest lądowanie na Księżycu pierwszej kobiety do 2024 r., tworząc trwałą podstawę dla późniejszych załogowych misji marsjańskich.


Misje kosmiczne nieuchronnie wymagają narzędzi nowej generacji. W tym kontekście czujniki kwantowe są obiecujące: wykorzystują niezwykle delikatny i dokładny stan maleńkich cząstek kwantowych, aby zapewnić bardzo precyzyjne pomiary. Podczas gdy niestabilność stanów kwantowych może być główną przeszkodą w innych dziedzinach, takich jak obliczenia kwantowe, w wykrywaniu kwantowym jest dokładnie odwrotnie; wrażliwość cząstek kwantowych na zakłócenia można wykorzystać do stworzenia ultra czułych przyrządów pomiarowych.

W kosmosie może to oznaczać zdalne wykrywanie wody w stanie ciekłym i złóż minerałów za pomocą kwantowego wykrywania grawitacji i czujników pola magnetycznego.

Technologię tę można by również wykorzystać do precyzyjnej nawigacji na Księżycu: czujniki kwantowe mogą skutecznie mierzyć przyspieszenie i obrót pojazdu, umożliwiając nawigację bez konieczności łączenia się z GPS lub satelitą.

Oznacza to, że w przypadku misji z długotrwałą utratą kontaktu telemetrycznego, na przykład czujników lub pojazdów po ciemnej stronie Księżyca, pojazd może precyzyjnie nawigować nie przez godziny, ale przez dni i tygodnie

- powiedział Michael Biercuk, dyrektor generalny Q-CTRL, powiedział ZDNet. Firma współpracuje z firmą Advanced Navigation zajmującą się sprzętem nawigacyjnym opartym na sztucznej inteligencji, aby wspólnie opracować system nawigacji będący hybrydą technik kwantowych i klasycznych. Obie firmy opisały wcześniej precyzyjną nawigację i synchronizację ze wspomaganiem kwantowym jako rewolucyjne osiągnięcie w tej dziedzinie.
Q-CTRL, jako firma zajmująca się inżynierią kontroli kwantowej, głównie w celu stabilizacji systemów kwantowych przed zakłóceniami i zwiększenia ich wydajności, kładzie duży nacisk na rozwój oprogramowania; ale jak wyjaśnia Biercuk, sprzęt budowlany jest również kluczowy dla modelu biznesowego.

"Niektórzy z naszych klientów w dziedzinie czujników kwantowych już używają naszych narzędzi programowych do ulepszania własnych urządzeń. Posuwamy się o kilka kroków dalej dzięki naszym wewnętrznym wysiłkom sprzętowym, wykorzystując kontrolę kwantową od punktu projektowania systemu,"

W ramach partnerstwa Q-CTRL z konsorcjum Seven Sisters, firma będzie wykorzystywać własny sprzęt do budowy czujników kwantowych i systemów nawigacji, które będą wysyłane na misje księżycowe. Według Biercuka, zespół obecnie buduje prototypy systemów do rozmieszczania w terenie i przez kilka następnych lat będzie dążył do kwalifikacji przestrzeni kosmicznej.

Jak wyjaśnił dyrektor generalny Q-CTRL, czujniki kwantowe są znacznie bliżej rynku niż pełnowymiarowy komputer kwantowy: zamiast manipulować milionami indywidualnie kontrolowanych stanów kwantowych, czujniki wymagają jedynie manipulacji jednym systemem kwantowym. Ponieważ wiele badań zostało już poświęconych dziedzinie wykrywania kwantowego, oczekuje się, że wkrótce pojawią się niektóre zastosowania, a urządzenia gotowe do wprowadzenia na rynek będą wkrótce dostępne.

Na przykład w Wielkiej Brytanii rząd od wielu lat inwestuje w wykrywanie kwantowe w ramach Narodowego Programu Technologii Kwantowych (NQTP). University of Birmingham prowadzi konsorcjum o wartości 80 milionów funtów zajmujące się czujnikami kwantowymi i metrologią, a niedawno utworzono instytut metrologii kwantowej w ramach National Physics Laboratory.

Mówiąc o NQTP na niedawnym seminarium internetowym, szef instytutu metrologii kwantowej Rhys Lewis argumentował, że wykrywanie kwantowe skutecznie zapoczątkowałoby rewolucję kwantową: "Jest dużo pracy w zakresie czujników kwantowych i obrazowania, i myślę, że to to właśnie tam z programu wyjdą najciekawsze pierwsze produkty "- powiedział wówczas Lewis.

Choć misje eksploracyjne w kosmosie mogą wydawać się ambitne, dyrektor generalny Q-CTRL ze swojej strony już myśli o kolejnych krokach w wysiłkach firmy w zakresie wykrywania kwantowego. Plany Biercuka obejmują systemy nawigacji o wysokiej stabilności dla autonomicznych sieci pojazdów i zastosowań morskich, a także informacje geoprzestrzenne z niskiej orbity okołoziemskiej.

"Wiemy z poprzednich misji naukowych, że możemy monitorować wodę - pod ziemią, na powierzchni i w lodzie - za pomocą grawimetrii" - mówi Biercuk. "Mamy nadzieję, że uda nam się opracować trwałe badania grawimetryczne jako nowe kluczowe narzędzie do zarządzania wpływem klimatu na takie obszary, jak rolnictwo". To tylko kilka przykładów możliwości, które mają otworzyć technologie kwantowe - i nie wszystkie z nich są osadzone w kosmosie.