Гонка Новых квантовых технологий

Поскольку Китай и Россия сотрудничают в области квантовых технологий, международная гонка за первенство в этой области набирает обороты. И Европа имеет хорошие возможности поддерживать этот темп.

На протяжении всей истории технологический прогресс давал государствам-инновационным лидерам решающее преимущество перед другими государствами. Например, развитие современного Интернета, инициированное Агентством перспективных исследовательских проектов США, значительно обогатило Соединенные Штаты. В настоящее время она может похвастаться семью из 10 крупнейших мировых компаний, которые получают прибыль от оборудования и программного обеспечения для устройств, подключенных к Интернету.

Сегодня квантовые технологии становятся сферой, обещающей экономические прорывы. Это позволит ученым более точно измерять физические явления и перевести современные вычисления на новый уровень, то есть обеспечить более быстрые вычисления во всех научных дисциплинах и отраслях промышленности. Однако одновременно она создает существенные угрозы национальной безопасности. Признавая ее разрушительный потенциал, правительство Германии в своей “Концепции действий в области квантовых технологий на 2023 год” признало преобразующий характер квантовых технологий. Например, это будет иметь серьезные последствия для конфиденциальности данных, передаваемых онлайн.

Китай и Россия недавно протестировали “неразрывную” систему квантовой спутниковой связи, соединяющую подмосковный Звенигород и Урумчи на западе Китая. Несмотря на провозглашенную непроницаемость, в конечных точках линий квантовой связи существуют уязвимости. Сотрудничество между Москвой и Пекином сигнализирует о том, что гонка за квантовым превосходством достигла нового качества.

По сравнению с другими странами мира, Китай объявил о наибольшем объеме инвестиций в квантовые технологии. По состоянию на 2022 год и по данным McKinsey, официально признанный уровень государственных инвестиций Китая (15,3 миллиарда долларов) превосходит уровень Европейского союза (7,2 миллиарда долларов), Соединенных Штатов (1,9 миллиарда долларов) и Японии (1,8 миллиарда долларов) вместе взятых. Примечательно, что в США именно частный сектор, включая таких гигантов, как Google и IBM, играет ключевую роль в развитии квантовых технологий. Напротив, Китай концентрирует усилия правительства в одном исследовательском институте в Хэфэе, при этом частные инвестиции играют гораздо меньшую роль.

Как квантовые технологии изменят мир

Квантовые технологии охватывают три основные области: квантовые вычисления, квантовую коммуникацию и квантовое зондирование. Квантовые компьютеры, способные решать множество вычислительных задач одновременно, демонстрируют увеличение эффективности в миллион раз по сравнению с традиционными компьютерами. Эта огромная вычислительная мощность может произвести революцию в таких областях, как фармацевтика, и найти новые материалы для солнечных элементов.

Однако квантовые компьютеры также представляют угрозу для современных методов шифрования, потенциально расшифровывая сообщения и базы данных, принадлежащие государствам и банкам. Хотя квантовые компьютеры обладают самым разрушительным потенциалом, они сталкиваются со значительными технологическими препятствиями и все еще далеки от непосредственного коммерческого и военного применения.

С другой стороны, квантовая коммуникация, вероятно, станет доступной раньше. Заметный прорыв произошел в 2017 году, когда австрийские и китайские ученые установили канал квантовой связи между Пекином и Веной с помощью спутника Mozi. Этот же спутник способствовал установлению связи между Китаем и Россией в 2023 году, подчеркнув практическую реализацию квантовой коммуникации.

Хотя зашифрованное соединение считается высокозащищенным, Агентство национальной безопасности США (АНБ) предостерегает от его использования в системах национальной безопасности из-за уязвимостей, в том числе связанных с самим спутником. Несмотря на скептицизм США, Европа выступает за европейскую инфраструктуру квантовой связи. В рамках этого проекта предполагается создание безопасной сети связи, охватывающей 27 государств-членов ЕС и заморские территории с помощью волоконно-оптических сетей и спутников. Китай, со своей стороны, уже внедрил такую сеть между крупными городами, покрывающую расстояние более 4000 километров.

В краткосрочной перспективе квантовые сенсоры, по-видимому, обладают наиболее надежным с коммерческой точки зрения потенциалом среди квантовых технологий. Британские военные уже используют их для таких приложений, как точное позиционирование кораблей. Квантовые датчики демонстрируют исключительную точность определения местоположения судов за счет точного измерения магнитного поля Земли. В отличие от спутниковой навигации, эти датчики обладают высокой устойчивостью к сбоям в работе. Опасность вмешательства в системы спутниковой навигации была ярко проиллюстрирована войной России против Украины, где ежедневные крушения многочисленных беспилотных летательных аппаратов приписываются этим действиям.

Сотрудничество в области квантовых технологий

Многие государства, признавая значительное влияние на международную безопасность, налаживают международное сотрудничество для продвижения квантовых технологий. Канал квантовой связи между Китаем и Россией служит доказательством концепции более широкой сети в масштабах БРИКС. В рамках квантового соглашения AUKUS стратегические партнеры Австралия, Великобритания и США совместно инвестируют в квантовые технологии для определения местоположения, навигации и хронометража. “Четверка” (Четырехсторонний диалог по безопасности), в которую входят США, Австралия, Индия и Япония, включает совместные исследовательские проекты в области квантовых технологий в рамках их совместных усилий.

Существуют существенные различия между альянсами и партнерствами с участием США и теми, которые этого не делают. Альянсы, в число которых входят США, отдают приоритет квантовым технологиям, помогающим навигации или постквантовой криптографии, в то время как другие, например, те, в которые входят страны ЕС и БРИКС, активно сосредоточены на расширении сетей квантовой связи.

Расхождения в подходе США к квантовой коммуникации, особенно скептицизм по отношению к квантовому обмену ключами, можно объяснить рекомендациями АНБ и Национального института стандартов и технологий (NIST), который является частью Министерства торговли США. Эти организации рекомендуют отдавать приоритет постквантовой криптографии для защиты от квантовых компьютеров из-за сложностей и уязвимостей, привносимых технологиями квантовой связи.

Но самая надежная защита от квантовых компьютеров предполагает комбинацию сетей квантовой связи и криптографии. В этом отношении ЕС и Китай могут иметь преимущество перед США, которые в настоящее время преуменьшают краткосрочные преимущества технологий квантовой связи.

Продолжающееся развитие сетей квантовой связи в Европе и Китае может в конечном итоге привести к созданию “квантового интернета”. Но вместо того, чтобы заменить традиционный Интернет, квантовый Интернет дополнит его, обеспечивая повышенную безопасность критически важной инфраструктуры, повышая экономическую эффективность между компаниями и укрепляя конфиденциальность. Альянс квантового интернета (QIA), сотрудничество многочисленных европейских исследовательских институтов и компаний, является примером приверженности Европы созданию прототипа квантового интернета.

Конкурентоспособность Германии в области квантовых технологий

В ЕС Германия до недавнего времени была основной движущей силой государственных инвестиций в квантовые технологии, на ее долю приходилось 46%, за ней следовала Франция с 26,3%. Эти финансовые вложения оправдали себя, позиционируя Германию как мирового лидера. Примечательно, что Германия занимает второе место среди 50 стран по количеству университетов, предлагающих магистерские курсы по квантовым технологиям, и выделяется как ведущий игрок среди европейских стартапов в области квантовых технологий.

В коммерческом плане Германия лидирует в производстве квантовых датчиков и лазеров для квантовых технологий. Такие компании, как Bosch, сотрудничающие с Airbus в разработке квантовых магнитных датчиков, являются примером возможностей Германии. Мюнхенская компания TOPTICA Photonics вместе со своей дочерней компанией TOPTICA Eagleyard является пионером в производстве высококачественных лазеров для квантовых технологий, поставляя важнейшие технологические компоненты для квантовой промышленности США. Компания OSRAM Opto Semiconductors со штаб-квартирой в Регенсбурге укрепила позиции Германии благодаря стратегическому приобретению американской компании Vixar.

Однако, несмотря на успехи в области квантовой связи и сенсорики, Германия и Европа отстают в развитии квантовых компьютеров высшего уровня, что может существенно повлиять на экономические и военные дела. В то время как США и Китай лидируют в этой области, обязательство Германии выделить 3 миллиарда евро к 2026 году на создание конкурентоспособного квантового компьютера сигнализирует о намерении наверстать упущенное.

Стратегии поддержания квантового лидерства

Чтобы сохранить или укрепить свои лидирующие позиции в области квантовых технологий, Германия и Европа должны сосредоточиться на следующих областях.

Главным приоритетом должно быть сохранение независимости европейских цепочек поставок квантовой техники от Китая. Важнейшие компоненты в настоящее время поступают в основном из Европы, США, Японии и других азиатских стран. Однако продукты массового производства, такие как оптика или электроника, поступают из Китая. Но это не должно представлять серьезной проблемы, поскольку эти технологии дешевле и могли бы также производиться в других странах, если бы Китай использовал их в качестве рычага воздействия на Европу. Короче говоря, Германия должна обеспечить, чтобы ее цепочка поставок квантовой техники оставалась зависимой только от стран, которые не являются ее системными конкурентами.

Со временем Европе следует определить потенциальный будущий контроль США за экспортом квантовых технологий, нацеленный на Китай. Таким образом, Европа могла бы не быть застигнутой врасплох, когда США введут такие ограничения. Они могут возникнуть, особенно в областях с военным применением.

В январе 2024 года НАТО опубликовала краткое изложение своей первой квантовой стратегии с целью сделать альянс “квантово готовым”. В нем названы некоторые области военного применения, такие как квантовые вычисления для взлома шифрования. Квантовые радары, со своей стороны, способны увеличить дальность действия радаров более чем на 40 процентов, что делает их особенно эффективными в обнаружении самолетов-невидимок и подводных лодок. Особое внимание следует уделять экспериментальным исследованиям в этих чувствительных областях, чтобы предотвратить преждевременную утечку технологий. Кроме того, следует приложить усилия для сведения к минимуму исследовательского сотрудничества с китайскими институтами, связанными с военными.

Кроме того, быстрый доступ к квантовым технологиям для европейских компаний имеет решающее значение для поддержания конкурентоспособности. Это позволило бы им повысить производительность и быстрее получить международное преимущество. Германия уже сделала важный шаг в этом направлении, финансируя облачные системы, которые предоставляют компаниям доступ к квантовым приложениям.

В целом, активная позиция Германии и Европы, а также инвестиции в квантовые технологии благоприятно позиционируют их на мировой арене. Тем не менее, поддержание конкурентоспособности и предотвращение неожиданностей от квантовых инноваций в других странах требуют от них постоянных усилий в этой области и стратегического мышления.

Валентин Вебер – старший научный сотрудник Центра геополитики, геоэкономики и технологий Немецкого совета по международным отношениям (DGAP)

Author: admin