จีนเดินหน้าผลิตเทคโนโลยีเรดาร์ควอนตัมจำนวนมาก

เรดาร์ควอนตัมเข้าสู่วงสนทนาเรื่องการผลิตจำนวนมาก

จีนระบุว่าเริ่มผลิตอุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องดักจับโฟตอนจำนวนมากแล้ว โดยเป็นเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับสัญญาณที่แผ่วเบาที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ คำกล่าวนี้สะท้อนเป้าหมายเชิงยุทธศาสตร์ที่ขับเคลื่อนห้องปฏิบัติการด้านกลาโหมมาหลายปี นั่นคือเรดาร์ควอนตัมที่อาจตรวจจับอากาศยานซึ่งออกแบบมาเพื่อหลบหลีกเรดาร์แบบดั้งเดิม รวมถึงเครื่องบินขับไล่ล่องหนของสหรัฐฯ ประกาศดังกล่าวมาจากศูนย์วิจัยเทคโนโลยีวิศวกรรมสารสนเทศควอนตัมในมณฑลอันฮุย และมีรายงานในหนังสือพิมพ์ Science and Technology Daily ซึ่งเป็นสื่อของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อุปกรณ์นี้ได้รับการอธิบายว่ามีสัญญาณรบกวนต่ำมากและมีสี่ช่องสัญญาณ ขณะที่แหล่งข่าวจีนระบุว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับระบบสื่อสารและตรวจจับควอนตัมในอนาคต

เดิมพันนั้นสูงมาก อากาศยานล่องหนอาศัยการออกแบบรูปทรง วัสดุเคลือบ และยุทธวิธี เพื่อลดการสะท้อนเรดาร์และทำให้เซ็นเซอร์สับสน หากเรดาร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริงสามารถแยกสัญญาณจริงออกจากสัญญาณรบกวนรอบข้างด้วยคุณสมบัติควอนตัมของแสง อากาศยานที่อาศัยการพรางตัวก็จะตรวจพบได้ง่ายขึ้น นักวางแผนกลาโหมในสหรัฐฯ และประเทศพันธมิตรกำลังจับตาความเคลื่อนไหวนี้ เนื่องจากแนวคิดการใช้กำลังทางอากาศของพวกเขาตั้งอยู่บนสมมติฐานว่า ปฏิบัติการล่องหนที่วางแผนมาอย่างดีจะสามารถเจาะระบบป้องกันภัยทางอากาศแบบบูรณาการได้โดยมีความเสี่ยงในระดับที่ยอมรับได้ หากเรดาร์ควอนตัมใช้งานได้จริง ก็จะเปลี่ยนการประเมินความเสี่ยงในด้านการป้องกันภัยทางอากาศ การเฝ้าระวังทางทะเล และการบริหารจัดการสนามรบ

จีนยังไม่ได้เปิดเผยเรดาร์ที่นำไปใช้งานภาคสนามแล้ว สิ่งที่ประเทศนี้นำเสนอคือชิ้นส่วนประกอบ ไม่ใช่ระบบสมบูรณ์ ถึงอย่างนั้น การผลิตเครื่องตรวจจับความไวสูงจำนวนมากก็ชี้ถึงความพยายามขยายกำลังผลิตฮาร์ดแวร์ที่ครั้งหนึ่งมีอยู่แค่บนโต๊ะทดลองในห้องปฏิบัติการ ช่องว่างระหว่างอุปกรณ์ทดลองกับเรดาร์ที่ใช้งานจริงยังห่างไกล และยังมีอุปสรรคทางเทคนิคอีกมาก เรื่องราวในเวลานี้จึงไม่ได้อยู่ที่ขีดความสามารถที่พร้อมใช้งานแล้ว แต่อยู่ที่การแข่งขันเพื่อพัฒนาฮาร์ดแวร์ให้พร้อมทำให้การตรวจจับควอนตัมใช้งานได้จริงนอกห้องทดลอง

สิ่งที่จีนระบุว่าสร้างขึ้น

สื่อทางการของจีนอธิบายว่าเครื่องดักจับโฟตอนเป็นเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวสี่ช่องสัญญาณที่มีสัญญาณรบกวนต่ำมากเครื่องแรกซึ่งเข้าสู่การผลิตจำนวนมาก สถาปัตยกรรมสี่ช่องสัญญาณช่วยให้ตรวจจับสัญญาณหลายชุดได้พร้อมกัน ซึ่งอาจเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างภาพและความเร็ว รายงานระบุเพิ่มเติมว่าอุปกรณ์นี้ลดสัญญาณรบกวนได้มากและทำงานได้ที่อุณหภูมิต่ำมาก จนถึงประมาณลบ 120 องศาเซลเซียส ซึ่งช่วยรักษาสถานะควอนตัมที่เปราะบาง อีกคำกล่าวอ้างหนึ่งคือชุดตรวจจับมีขนาดเล็กกว่าผลิตภัณฑ์คู่แข่งมาก โดยมีขนาดราวหนึ่งในเก้าของอุปกรณ์ช่องสัญญาณเดียวทั่วไป ฮาร์ดแวร์ที่เล็กลงอาจติดตั้งเข้ากับระบบเซ็นเซอร์เคลื่อนที่หรือระบบกระจายตัวได้ง่ายขึ้น

หน้าที่ของเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวอธิบายได้ง่าย แต่ทำให้สำเร็จได้ยาก เครื่องต้องบันทึกการมาถึงของโฟตอนหนึ่งตัว ซึ่งเป็นหน่วยย่อยที่สุดของแสง ได้อย่างเชื่อถือได้ พร้อมกับไม่สนใจสิ่งอื่นทั้งหมด ในสภาพแวดล้อมจริง โฟตอนเดี่ยวนี้รายล้อมด้วยรังสีความร้อน แสงอาทิตย์ แสงสะท้อน สัญญาณรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ และสัญญาณรบกวนจากเซ็นเซอร์ แหล่งข่าวจีนเน้นว่าการผลิตจำนวนมากช่วยให้พึ่งพาตนเองได้ในด้านชิ้นส่วนควอนตัมสำคัญ ซึ่งมีความหมายทั้งทางอุตสาหกรรมและยุทธศาสตร์

Science and Technology Daily ซึ่งอยู่ภายใต้การกำกับดูแลของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ใช้อุปมาอันชัดเจนเพื่ออธิบายความท้าทายนี้ หนังสือพิมพ์ระบุว่าต้องใช้ความแม่นยำเพียงใดในการแยกสัญญาณจริงออกจากสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวน

Science and Technology Daily ซึ่งเป็นสื่อของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของจีน ระบุว่าการแยกโฟตอนเดี่ยวออกมานั้นแทบเป็นไปไม่ได้ พร้อมอธิบายความไวของอุปกรณ์ด้วยภาพเปรียบเทียบที่สะดุดตา

ราวกับแยกเสียงเม็ดทรายเพียงเม็ดเดียวที่ตกลงมาท่ามกลางพายุฝนฟ้าคะนอง

สื่อทางการยังระบุด้วยว่าเครื่องตรวจจับนี้จะสนับสนุนเครือข่ายการสื่อสารควอนตัม การกระจายกุญแจควอนตัมสำหรับการเชื่อมต่อที่ปลอดภัย และการใช้งานด้านการตรวจจับอีกหลายประเภทนอกเหนือจากเรดาร์ ตั้งแต่การสร้างภาพทางชีวการแพทย์ไปจนถึงการวัดระยะด้วยเลเซอร์ในห้วงอวกาศ อุปกรณ์นี้ได้รับการนำเสนอในฐานะส่วนหนึ่งของความพยายามระดับชาติในวงกว้างเพื่อผลิตชิ้นส่วนควอนตัมหลักภายในประเทศ

เรดาร์ควอนตัมทำงานอย่างไร

เรดาร์ควอนตัมเป็นคำเรียกรวมของวิธีการตรวจจับที่ใช้กลศาสตร์ควอนตัมเพื่อปรับปรุงการตรวจจับในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนหรือมีพลังงานต่ำ แนวทางหนึ่งซึ่งมักเรียกว่า quantum illumination เริ่มจากการสร้างโฟตอนที่พัวพันกันเป็นคู่ การพัวพันเชื่อมโยงคุณสมบัติของโฟตอนทั้งสองตั้งแต่ตอนสร้าง ทำให้มีลักษณะเฉพาะร่วมกัน เรดาร์ส่งโฟตอนหนึ่งตัวไปยังเป้าหมายและเก็บอีกตัวไว้ในหน่วยความจำพิเศษ หากมีโฟตอนสะท้อนกลับมา เครื่องรับจะนำโฟตอนที่กลับมาเปรียบเทียบกับโฟตอนที่เก็บไว้ หากพบความสอดคล้อง ก็มีแนวโน้มว่าโฟตอนที่สะท้อนกลับมานั้นมาจากโฟตอนที่ส่งออกไปจริง ไม่ใช่สัญญาณพื้นหลังที่เกิดขึ้นแบบสุ่ม หัวใจสำคัญคือความสัมพันธ์เชื่อมโยง ไม่ใช่ความแรงของสัญญาณดิบ

อธิบาย quantum illumination อย่างง่าย

เรดาร์ทั่วไปส่งคลื่นวิทยุออกไปจำนวนมาก รับคลื่นสะท้อนกลับ แล้วมองหารูปแบบที่เด่นกว่าสัญญาณรบกวน เทคโนโลยีล่องหนทำงานด้วยการลดคลื่นสะท้อนเหล่านั้น จนบางครั้งเครื่องรับแยกออกจากสัญญาณรบกวนรอบข้างไม่ได้ ในระบบควอนตัม เรดาร์จะมองหาความเชื่อมโยงที่บ่งชี้ว่าโฟตอนที่ส่งออกไปสัมพันธ์กับโฟตอนที่สะท้อนกลับมาหรือไม่ แม้สัญญาณที่กลับมาจะอ่อนมาก ความเชื่อมโยงเฉพาะตัวนี้ก็ช่วยให้แยกออกมาได้ วิธีนี้ยังอาจต้านทานกลวิธีบางอย่าง เช่น การปลอมสัญญาณด้วยหน่วยความจำคลื่นความถี่วิทยุแบบดิจิทัล เนื่องจากระบบรบกวนไม่สามารถจำลองสถานะควอนตัมที่แน่นอนของโฟตอนได้ง่าย

เหตุใดการรบกวนจึงทำได้ยากขึ้น

ยุทธวิธีสงครามอิเล็กทรอนิกส์พยายามทำให้เรดาร์มองไม่เห็นหรือสับสน ด้วยการป้อนสัญญาณปลอมหรือส่งสัญญาณรบกวนจำนวนมากเข้าใส่ คุณสมบัติทางฟิสิกส์ของสถานะควอนตัมเป็นแนวป้องกันได้ เพราะฝ่ายตรงข้ามไม่สามารถทำสำเนาสถานะควอนตัมได้อย่างสมบูรณ์ นั่นไม่ได้ทำให้เรดาร์ไร้เทียมทาน แต่ทำให้สถานการณ์เปลี่ยนไป ความท้าทายที่หนักกว่าการต้านการรบกวนคือการสร้างระบบที่ผลิต ส่ง เก็บ และวัดโฟตอนที่ต้องการได้ในระยะทางที่ใช้งานได้จริงและภายในกรอบเวลาที่เหมาะสม

เหตุใดเครื่องบินขับไล่ล่องหนจึงอาจถูกตรวจพบ

เครื่องบินล่องหนอย่าง F 22 และ F 35 ลดพื้นที่หน้าตัดเรดาร์ด้วยการออกแบบลำตัวให้เบี่ยงเบนคลื่น และใช้วัสดุรวมถึงสารเคลือบที่ดูดซับพลังงาน นอกจากนี้ยังติดตั้งอาวุธไว้ภายในและควบคุมการปล่อยสัญญาณเรดาร์เพื่อลดโอกาสถูกตรวจจับ วิธีเหล่านี้มีประสิทธิภาพต่อเรดาร์แบบดั้งเดิมซึ่งอาศัยความแรงของคลื่นสะท้อน เรดาร์ควอนตัมที่ยืนยันได้ว่าโฟตอนสะท้อนกลับเชื่อมโยงกับโฟตอนที่ปล่อยออกไปจริง อาจตรวจจับอากาศยานได้แม้สัญญาณสะท้อนจะอ่อนมาก ในทางทฤษฎี นั่นทำให้ข้อได้เปรียบจากการพรางตัวลดลง แต่ในทางปฏิบัติ ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับระยะ ความเร็วในการวัด และความสามารถในการติดตามเป้าหมายระหว่างการเคลื่อนที่หลบหลีกท่ามกลางสัญญาณรบกวน

รายงานของจีนชี้ว่าเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวหลายช่องสัญญาณจะช่วยเพิ่มอัตราการตรวจจับและการสร้างภาพ นอกจากนี้ยังอาจลดพลังงานที่เรดาร์ต้องปล่อยออกมา ทำให้ตรวจจับตัวเรดาร์ได้ยากขึ้น หากอุปกรณ์ใช้พลังงานน้อยกว่าและทำงานได้อย่างเชื่อถือในช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่าเครื่องตรวจจับตัวนำยิ่งยวดรุ่นเก่า ก็อาจนำไปติดตั้งบนแพลตฟอร์มได้หลากหลายขึ้น ตั้งแต่สถานีภาคพื้นดินแบบประจำที่ไปจนถึงบอลลูนระดับสูงหรือโดรน จุดเด่นที่คาดหวังคือตัวรับสัญญาณที่ไวขึ้นและเปลี่ยนโฟตอนที่มีเพียงเล็กน้อยให้เป็นเบาะแสการตรวจจับที่เชื่อถือได้

ปัญหาฟิสิกส์ที่ยังเป็นอุปสรรค

การตรวจจับควอนตัมทำงานได้ดีที่สุดในระยะใกล้ ซึ่งความสัมพันธ์เชื่อมโยงที่เปราะบางยังคงอยู่ได้ การสาธิตหลายครั้งเกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการ ระยะหลายสิบฟุต หรืออย่างมากก็เป็นระยะสั้นที่วัดได้เป็นกิโลเมตรภายใต้สภาวะเหมาะสม คำกล่าวอ้างจากการทดสอบในอดีตว่าตรวจจับได้ไกล 100 กิโลเมตรยังเป็นที่ถกเถียงนอกประเทศจีน และยังไม่ได้นำไปสู่ระบบที่เปิดเผยต่อสาธารณะ แม้แต่บทวิเคราะห์ของจีนเองก็ชี้ถึงข้อจำกัดที่แก้ไขได้ยากและขัดขวางการนำไปใช้ในวงกว้างอย่างรวดเร็ว

การสร้างคู่โฟตอนพัวพันกันในย่านความถี่วิทยุ ซึ่งเดินทางได้ไกลและทะลุผ่านสภาพอากาศได้นั้น ยากกว่าการสร้างในช่วงความยาวคลื่นแสงหรือไมโครเวฟมาก อุปกรณ์ที่สร้างและนับโฟตอนมักต้องใช้ระบบทำความเย็นแบบไครโอเจนิกเพื่อรักษาความสอดคล้องเชิงควอนตัม คอมพิวเตอร์ควอนตัมจำนวนมากทำงานใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ด้วยเหตุนี้ การทำความเย็นเซ็นเซอร์บนเครื่องบินหรือบนเสาอากาศภาคพื้นที่หมุนได้ให้มีอุณหภูมิระดับนั้นเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมครั้งใหญ่ ทั้งเพิ่มน้ำหนัก ความต้องการพลังงาน และความซับซ้อนในการบำรุงรักษา

การสูญเสียความสอดคล้องของควอนตัม ซึ่งเป็นแนวโน้มที่สถานะควอนตัมจะสลายเมื่อปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม จำกัดทั้งระยะและความน่าเชื่อถือ เรดาร์ต้องวัดทิศทางและความเร็วได้อย่างรวดเร็วเพื่อติดตามเป้าหมาย เรดาร์ทั่วไปดึงข้อมูลการเลื่อนดอปเพลอร์เพื่อหาความเร็วได้ง่าย ส่วนแนวทางควอนตัมที่ใช้โฟตอนเดี่ยวอาจมีปัญหาในการรวบรวมข้อมูลความเร็วให้เร็วพอ หากไม่ใช้เวลาบูรณาการสัญญาณนาน การบูรณาการสัญญาณนานอาจเหมาะกับการสร้างภาพฉากที่อยู่นิ่ง แต่ไม่สอดคล้องกับจังหวะของการป้องกันภัยทางอากาศที่ทุกวินาทีมีความสำคัญ การดูดกลืนและการกระเจิงในชั้นบรรยากาศ รวมถึงรังสีพื้นหลัง ยังเพิ่มสัญญาณรบกวนอีกด้วย

หน่วยงานวิจัยของสหรัฐฯ ยอมรับข้อได้เปรียบในทางทฤษฎี แต่ระบุว่าระบบในปัจจุบันยังไม่เหมาะกับการตรวจจับระยะไกล การประเมินอย่างรอบคอบนี้ยังเป็นจุดอ้างอิงนอกเหนือจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ การเปลี่ยนจากการทดสอบบนโต๊ะทดลองที่ควบคุมสภาพแวดล้อม ไปสู่เรดาร์ใช้งานจริงที่สแกนพื้นที่กว้าง ผสานข้อมูลจากหลายช่องทาง และรักษาการปรับเทียบให้แม่นยำได้ทุกวัน ไม่ใช่เรื่องง่าย

เครื่องตรวจจับรุ่นใหม่อาจเปลี่ยนอะไรได้บ้าง

เครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวที่ดีขึ้นอาจปรับปรุงจุดอ่อนที่สุดของเรดาร์ควอนตัม นั่นคือตัวรับสัญญาณ หากอุปกรณ์ลดสัญญาณรบกวน เก็บเหตุการณ์โฟตอนจริงได้มากขึ้น และรองรับหลายช่องสัญญาณพร้อมกัน เรดาร์ก็จะรวบรวมข้อมูลที่นำไปใช้ได้เร็วขึ้น การสร้างภาพที่เร็วขึ้นเพิ่มโอกาสในการตรวจจับเป้าหมายที่เคลื่อนที่เร็วและระบุตำแหน่งของเป้าหมายได้ชัดเจน การรับสัญญาณหลายช่องทางยังเปิดทางให้ใช้กลยุทธ์หลายความยาวคลื่น ระบบอาจตรวจวัดด้วยความถี่ต่างกันแล้วนำผลมารวมกันเพื่อเพิ่มความเชื่อมั่น

คำอธิบายจากจีนระบุว่าเมื่อใช้ในบทบาทเรดาร์ เครื่องตรวจจับนี้ใช้พลังงานน้อยลงและปล่อยพลังงานน้อยลง ทำให้เซ็นเซอร์ของฝ่ายตรงข้ามตรวจจับเรดาร์ได้ยากขึ้น การส่งสัญญาณพลังงานต่ำมีประโยชน์ต่อการอยู่รอดในสนามรบ และยังสำคัญสำหรับแพลตฟอร์มที่มีพลังงานจำกัด เช่น อากาศยานไร้คนขับขนาดเล็กและบอลลูนสตราโตสเฟียร์ หากยืนยันได้ว่าชุดตรวจจับมีขนาดเล็ก ก็จะเพิ่มประเภทของพื้นที่ที่สามารถติดตั้งเซ็นเซอร์ได้ ตั้งแต่เครือข่ายสถานีภาคพื้นดินไปจนถึงอากาศยานลาดตระเวนทางทะเล หากติดตั้งกระจายตามจุดต่าง ๆ เซ็นเซอร์ควอนตัมขนาดกะทัดรัดหลายตัวก็อาจแบ่งปันเบาะแสและช่วยยืนยันการตรวจพบร่วมกันได้

จากสิ่งทดลองในห้องแล็บสู่การป้องกันภัยทางอากาศหลายชั้น

แม้เรดาร์ควอนตัมเครื่องเดียวจะยังไม่พร้อมทำงานโดยลำพัง แต่ข้อมูลสะท้อนกลับของมันก็อาจนำไปใช้เสริมภาพรวมการเฝ้าระวังได้ จีนลงทุนในเรดาร์ความถี่สูงมากซึ่งตรวจจับอากาศยานที่มีพื้นที่หน้าตัดเรดาร์ต่ำได้ดีกว่า รวมถึงเซ็นเซอร์เชิงแสงในอวกาศ รายงานเกี่ยวกับดาวเทียมที่ติดตั้งระบบเชิงแสงความละเอียดสูงชี้ให้เห็นแนวทางสำหรับการเฝ้าสังเกตพื้นที่กว้างอย่างต่อเนื่อง เซ็นเซอร์ค้นหาและติดตามด้วยอินฟราเรดที่กองทัพอากาศหลายประเทศใช้อยู่ สามารถตรวจจับความร้อนจากอากาศยานได้โดยไม่ขึ้นกับเทคโนโลยีล่องหนของเรดาร์ เรดาร์ระดับโฟตอนอาจเข้ามาเป็นแหล่งข้อมูลชี้เป้าในระบบนี้ เมื่อเซ็นเซอร์หนึ่งส่งสัญญาณบ่งชี้เป้าหมาย เซ็นเซอร์อื่นก็สามารถเพ่งตรวจและปรับภาพสถานการณ์ให้ชัดเจนขึ้น

สงครามทางอากาศสมัยใหม่กลายเป็นการแข่งขันด้านเครือข่าย ฝ่ายที่ผสานข้อมูลจากหลายแหล่ง กรองเป้าลวง และส่งข้อมูลคุณภาพสูงสำหรับการกำหนดเป้าหมายไปยังหน่วยยิงได้เร็วกว่า ย่อมได้เปรียบ หากจีนผสานเซ็นเซอร์ควอนตัมเข้ากับเครือข่ายบัญชาการได้ แม้ในระยะแรกจะครอบคลุมเพียงระยะใกล้ ก็อาจสร้างโอกาสในการตรวจจับในพื้นที่ที่ไม่เคยมีมาก่อน เทคโนโลยีล่องหนยังคงช่วยลดช่วงเวลาที่ฝ่ายตรงข้ามสามารถโจมตีและทำให้การกำหนดเป้าหมายซับซ้อนขึ้น แต่การจู่โจมโดยไม่ให้ตั้งตัวจะทำได้ยากกว่าเดิม

การแข่งขันระดับโลก ไม่ใช่ความพยายามของประเทศเดียว

จีนไม่ได้เป็นประเทศเดียวที่พัฒนาเรดาร์ควอนตัมและเซ็นเซอร์ที่เกี่ยวข้อง มหาวิทยาลัยและห้องปฏิบัติการของรัฐบาลในอเมริกาเหนือและยุโรปทำการทดลอง quantum illumination มานานกว่าทศวรรษ แคนาดาสนับสนุนงานวิจัยที่มหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูซึ่งมุ่งเน้นการเฝ้าระวังอาร์กติก สหภาพยุโรปทุ่มงบประมาณจำนวนมากให้โครงการเทคโนโลยีควอนตัม และบริษัทด้านกลาโหมกำลังสำรวจการใช้งานด้านการตรวจจับทางทหาร ห้องปฏิบัติการของสหรัฐฯ ยืนยันหลักฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องแล้วและยังศึกษาการตรวจจับควอนตัมต่อไป ขณะเดียวกันก็ให้ความสำคัญในระยะใกล้กับแนวทางที่พิสูจน์แล้ว เช่น ระบบค้นหาและติดตามด้วยอินฟราเรดและเครือข่ายคลื่นความถี่วิทยุแบบรับสัญญาณอย่างเดียว

อินเดียและประเทศอื่น ๆ กำลังสร้างศูนย์วิจัยควอนตัมและสำรวจการสื่อสารกับการนำทางควอนตัม ซึ่งอาจช่วยเสริมระบบดาวเทียม การลงทุนเหล่านี้สะท้อนความเชื่ออย่างกว้างขวางว่าเทคโนโลยีควอนตัมจะมีความสำคัญต่อความมั่นคงและการค้า แม้กรอบเวลาจะยังไม่แน่นอน การแข่งขันนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างฐานอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์พอ ๆ กับการพัฒนาอุปกรณ์ชิ้นใดชิ้นหนึ่ง ประเทศที่ผลิตเครื่องตรวจจับสัญญาณรบกวนต่ำ แหล่งกำเนิดโฟตอนที่เสถียร และหน่วยความจำควอนตัมที่แข็งแกร่งได้จำนวนมาก จะอยู่ในสถานะที่ได้เปรียบกว่าเมื่อนวัตกรรมสำคัญเกิดขึ้นและพร้อมนำระบบไปใช้งานจริง

สิ่งที่ควรจับตาต่อไป

หลักฐานที่แสดงว่าเรดาร์ควอนตัมกำลังขยับจากคำกล่าวอ้างไปสู่ขีดความสามารถจริง จะมาจากการสาธิตภายใต้เงื่อนไขที่ตรงกับการใช้งานจริง หมุดหมายสำคัญได้แก่ การทดสอบบินของชุดเครื่องตรวจจับแบบทำความเย็นบนแพลตฟอร์มทางอากาศ การตรวจจับระยะหลายกิโลเมตรพร้อมติดตามเป้าหมายเคลื่อนที่ได้อย่างสม่ำเสมอ การวัดความเร็วที่ผ่านการตรวจสอบ และการเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายป้องกันภัยทางอากาศเพื่อใช้เป็นข้อมูลชี้เป้า การทดสอบที่โปร่งใสและมีผู้เชี่ยวชาญภายนอกสังเกตการณ์จะมีน้ำหนักมากที่สุด

ด้านฮาร์ดแวร์ ควรจับตาความคืบหน้าของแหล่งกำเนิดโฟตอนคลื่นความถี่วิทยุ ระบบไครโอเจนิกขนาดกะทัดรัดที่ทำงานบนแพลตฟอร์มได้ และหน่วยความจำควอนตัมที่รักษาความสอดคล้องได้นานพอสำหรับการใช้งานจริง ส่วนด้านการนำไปใช้งาน ให้ติดตามว่าเครื่องตรวจจับความไวสูงเริ่มปรากฏบนเรดาร์ชายฝั่ง เรือเหาะ โดรน หรือเรือหรือไม่ เส้นทางการพัฒนาน่าจะค่อยเป็นค่อยไป โดยเซ็นเซอร์ควอนตัมจะเริ่มสร้างประโยชน์ในบทบาทเฉพาะทางก่อนขยายไปสู่การครอบคลุมที่กว้างขึ้น จนกว่าจะถึงขั้นนั้น อากาศยานล่องหนยังคงรักษาข้อได้เปรียบไว้ได้มาก แม้นักวางแผนจะต้องคำนึงถึงส่วนต่างที่ลดลงในพื้นที่ขัดแย้ง

สรุปประเด็นสำคัญ

• จีนระบุว่ากำลังผลิตเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวสี่ช่องสัญญาณที่มีสัญญาณรบกวนต่ำมาก หรือที่เรียกกันว่าเครื่องดักจับโฟตอน จำนวนมาก
• อุปกรณ์นี้ได้รับการนำเสนอว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับเรดาร์ควอนตัมและเครือข่ายการสื่อสารควอนตัม
• เรดาร์ควอนตัมใช้โฟตอนพัวพันและการตรวจสอบความสัมพันธ์เชื่อมโยงเพื่อแยกสัญญาณจริงออกจากสัญญาณรบกวน ซึ่งอาจทำให้ตรวจพบอากาศยานล่องหนได้
• ระยะทำการ การทำความเย็น การสูญเสียความสอดคล้องของควอนตัม และความเร็วในการวัด ยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการสร้างระบบที่ใช้งานได้จริง
• เครื่องตรวจจับที่ดีขึ้นจะเสริมประสิทธิภาพฝั่งตัวรับสัญญาณ โดยคาดว่าจะสร้างภาพได้เร็วขึ้นและใช้พลังงานน้อยลง
• แม้ยังมีข้อจำกัด เซ็นเซอร์ควอนตัมก็อาจสนับสนุนเครือข่ายป้องกันภัยทางอากาศหลายชั้นร่วมกับเรดาร์ VHF ระบบตรวจจับเชิงแสงในอวกาศ และระบบอินฟราเรด
• หลายประเทศกำลังลงทุนด้านการตรวจจับควอนตัม ทำให้เรื่องนี้เป็นการแข่งขันระดับโลก ไม่ใช่ความก้าวหน้าของประเทศใดประเทศหนึ่งเพียงแห่งเดียว
• ความคืบหน้าที่น่าเชื่อถือจะเห็นได้จากการทดสอบภาคสนามที่สมจริง การติดตั้งเข้ากับแพลตฟอร์ม และการตรวจสอบยืนยันอย่างเป็นอิสระ