Άμυνα & Ασφάλεια

Κβαντική επικοινωνία και στρατηγική στα πυρηνικά υποβρύχια της Κίνας (SSBN)

Γράφει ο Κάτς80

Η Κίνα έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στην κβαντική τεχνολογία και είναι σημαντικό να κατανοηθούν οι στρατηγικές επιπτώσεις αυτών των εξελίξεων καθώς εισέρχονται σε στρατιωτική χρήση. Ένας τομέας που χρήζει στενής ανάλυσης είναι ο τρόπος με τον οποίο η τεχνολογία των κβαντικών επικοινωνιών μπορεί να επηρεάσει το πυρηνικό αποτρεπτικό σκέλος της Κίνας, το πυρηνικό υποβρύχιο βαλλιστικών πυραύλων (SSBN) του Λαϊκού Απελευθερωτικού Ναυτικού (PLAN).

Η κβαντική τεχνολογία έχει σημαντικές συνέπειες για τη δρομολόγηση της στρατηγικής περισυλλογής και περιπολίας του SSBN. Αυτές οι επιπτώσεις δεν είναι ξένες σε Κινέζους ανώτατους στρατιωτικούς και ναυπηγούς, οι οποίοι έχουν ήδη αρχίσει να αλληλεπιδρούν με κορυφαίους κβαντικούς φυσικούς στην Κίνα.

Εν ολίγοις, η κβαντική επικοινωνία χρησιμοποιεί τα φωτόνια για τη μετάδοση πληροφοριών . Ως εκ τούτου, η υποβρύχια επίδοσή τους επηρεάζεται από την ποιότητα του νερού. Συγκρίνοντας με σχετική σαφήνεια των σωμάτων του ύδατος που περιβάλλει την Κίνα, ορισμένες περιοχές φαίνονται ρητά σαφέστερες από άλλες, πράγμα που σημαίνει ότι τα σήματα μπορούν να διεισδύσουν βαθύτερα.

Αυτό θα επηρεάσει τη στρατηγική περιπολίας των υποβρυχίων βαλλιστικών πυραύλων (SSBN) εάν αναπτυχθεί η τεχνολογία κβαντικής επικοινωνίας με τη δύναμη SSBN.

Κβαντικές επικοινωνίες και ποιότητα νερού.

Οι κβαντικές επικοινωνίες χρησιμοποιούν τις κβαντικές καταστάσεις των φωτονίων για τη μετάδοση πληροφοριών. Τα φωτόνια είναι δέσμες ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας που δημιουργούν φως. Η μόνη αρχή που απαιτείται για αυτή τη ενέργεια είναι ότι τα φωτόνια είναι φως ενός συγκεκριμένου μήκους κύματος, το οποίο επηρεάζει τη διεισδυτική τους ικανότητα σε διαφορετικούς τύπους νερού.

Το επόμενο βήμα προς ασφαλέστερες επικοινωνίες μπορεί να είναι οι κβαντικές επικοινωνίες. Στις 30 Αυγούστου 2017, ο Διευθύνων Σύμβουλος της Κινεζικής Ναυπηγικής Βιομηχανίας Corporation, η οποία παράγει το πυρηνικό υποβρύχιο SSBN της Κίνας, συναντήθηκε με τον Pan Jianwei. Ο Pan Jianwei είναι ένας από τους κορυφαίους κβαντικούς φυσικούς στην Κίνα. Κατά τη διάρκεια της συνάντησης, επιβεβαίωσαν τη συνεργασία τους για την «κβαντική επικοινωνία, την κβαντική πλοήγηση και την κβαντική «αντίληψη» (ραντάρ).

Πρόσφατα, μια ομάδα κινεζικών επιστημόνων διατηρούσε επιτυχώς την κατάσταση εμπλοκής ενός ζευγαριού φωτονίων μέσω θαλάσσιου νερού με την ανάπτυξη μιας μεθόδου “φιλτραρίσματος” αποπολωμένων φωτονίων στο λήπτη. Αυτό αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη μιας ικανότητας κβαντικής επικοινωνίας για τα κινεζικά SSBN.

Οι επιστήμονες μελέτησαν και επέλεξαν δείγματα νερού από έξι διαφορετικά σημεία έκτασης 36 χιλιομέτρων στην Κίτρινη Θάλασσα, που συμβαίνει να είναι ένας από τους τομείς που ταυτίζετε από τους Κινέζους αναλυτές ως πιθανή περιοχή για τις κινεζικές περιπολίες με το υποβρύχιο SSBN. Υπάρχουν επίσης τεχνικοί λόγοι για την επιλογή της Κίτρινης Θάλασσας. Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι το νερό ήταν Jerlov τύπου I, η οποία είναι η σαφέστερη καλύτερη κατηγορία κάτω από το σύστημα ταξινόμησης νερού Jerlov.

Αυτό δείχνει ότι η υιοθέτηση της κβαντικής τεχνολογίας θα εισαγάγει την ποιότητα του νερού ως νέο παράγοντα που θα επηρεάσει τις δυνατότητες ενός υποθαλάσσιου δικτύου επικοινωνιών. Βεβαίως, οποιαδήποτε κβαντική υποβρύχια επικοινωνία θα βιώσει εξασθένηση – απώλεια σήματος λόγω ταξιδιού στο νερό – και είναι εύλογο να υποθέσουμε ότι θα υπάρξουν μέτρα για την αντιστάθμιση τέτοιων προβλημάτων.

Ωστόσο, είναι επίσης λογικό να υποθέσουμε ότι ακόμη και με αντισταθμιστικά μέτρα, θα υπάρχει ακόμα ένα όριο εξασθένησης στο οποίο οι κβαντικές επικοινωνίες θα καθίστανται ανέφικτες. Ορισμένα πρωτόκολλα κβαντικής επικοινωνίας μπορούν να ανεχθούν μέχρι και 70db απώλειας, αλλά προς το παρόν δεν υπάρχουν διαθέσιμες πληροφορίες ανοιχτού κώδικα για τον προσδιορισμό του είδους του πρωτοκόλλου που θα χρησιμοποιηθεί σε ένα τέτοιο σύστημα επικοινωνίας SSBN.

Το πρόγραμμα Jerlov κατατάσσει το θαλασσινό νερό με διαφορετικούς τύπους, το καθένα με την καμπύλη του ξεχωριστού συντελεστή εξασθένησης (Kd). Το Kd είναι αντιστρόφως ανάλογο με την τιμή Z90 (Kd = 1 / Z90), η οποία αντιπροσωπεύει το βάθος στο οποίο χάνεται το 90% του σήματος.

Μια άλλη ιδιότητα των τύπων νερού είναι ότι η σαφήνεια του για το φως σε διαφορετικά μήκη κύματος είναι μεταβιβάσιμη – δηλαδή εάν ο τύπος νερού Α είναι σαφέστερος από τον τύπο Β νερού σε ένα δεδομένο μήκος κύματος, τότε είναι σαφέστερο από τον τύπο Β σε όλα τα μήκη κύματος.

Τα πυρηνικά υποβρύχια SSBN μπορούν να περιπολούν σε περιοχές “σκοτεινές” και να μεταβαίνουν σε “σαφείς” περιοχές για λήψη σημάτων. Εναλλακτικά, μπορούν να χρησιμοποιήσουν πλωτές κεραίες παρόμοιες με εκείνες που χρησιμοποιούνται για τη λήψη σημάτων VLF – αυτό θα επέτρεπε στο SSBN να παραμείνει βυθισμένο στο βάθος λειτουργίας του, ενώ θα βρίσκετε πίσω από μια κεραία που θα επιπλέει σε βάθος με ισχυρότερο σήμα. Ωστόσο, η κινεζική έκθεση ELF παρατηρεί ότι αυτό θα “περιορίσει την ταχύτητα του SSBN σε 4 κόμβους και θα εξακολουθεί να υπάρχει η πιθανότητα ανίχνευσης της κεραίας”.

Αυτό υποδηλώνει ότι, δογματικά, το ερευνητικό πλάνο μπορεί να απομακρυνθεί από τη χρήση πλωτών κεραιών.

Ωστόσο, πολύ καθαρό νερό με περίπου 0,01Χm -1Το Kd είναι πολύ σπάνιο, ειδικά στις παράκτιες περιοχές. Πράγματι, ακόμη και στα πιο καθαρά σημεία που εντοπίστηκαν στην ανάλυση η μέση σαφήνεια μεταφράζεται σε Z90 περίπου 40 μέτρων, πράγμα που σημαίνει ότι μόνο το 10% του κβαντικού σήματος θα παραμείνει στα 40 μέτρα.

Κβαντική διανομή κλειδιού (QKD) ή καθαρό κβαντικό κανάλι

Υπάρχουν δύο μέθοδοι ανάπτυξης των κβαντικών καναλιών επικοινωνίας. Το QKD είναι ένα υβριδικό μοντέλο στο οποίο το μήνυμα μεταδίδεται μέσω ενός κλασικού καναλιού αλλά είναι κρυπτογραφημένο με ένα κλειδί το οποίο στη συνέχεια μεταδίδεται μέσω ενός κβαντικού καναλιού. Υπάρχουν διάφορα πρωτόκολλα QKD, αλλά το σήμα φωτονίων θα επηρεαστεί από την ποιότητα του νερού ανεξάρτητα από το ποιο χρησιμοποιείται.

Και τα δύο μοντέλα θα προσφέρουν στην Κίνα αυξημένη εμπιστοσύνη στην ασφάλεια των επικοινωνιών SSBN. Αυτό θα ελάττωσε την τεχνική πίεση για την εκχώρηση αρμοδιοτήτων και θα αυξήσει τη σταθερότητα των κρίσεων.

Πολιτικές επιπτώσεις και συμπεράσματα

Η ανάλυση αυτή δείχνει ότι η ποιότητα του νερού θα αποτελέσει νέο παράγοντα στις υποβρύχιες επικοινωνίες. Μια τεχνική και στρατηγική ανάλυση των υδάτων γύρω από την Κίνα δείχνει ότι η βόρεια κίτρινη θάλασσα και η βόρεια Θάλασσα της Νότιας Κίνας είναι πιο ευνοϊκές προς την κβαντική επικοινωνία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα κάποιες επιπτώσεις στην πολιτική.

Πρώτον, η ποιότητα των υδάτων δεν είναι κατ’ ουδέν τρόπο ο μόνος παράγοντας που επηρεάζει την περιοχή των περιπολιών αποτροπής. Άλλοι παράγοντες όπως το βάθος και η αλατότητα, που επηρεάζουν την ανιχνευσιμότητα των υποβρυχίων SSBN, θα παίξουν επίσης κάποιο ρόλο. Τα SSBN θα μπορούσαν να περιπολούν σε σκοτεινές περιοχές και να πηγαίνουν τακτικά σε καθαρό θαλάσσιο χώρο για να λαμβάνουν σήματα. Εν τούτοις, το να γνωρίζουμε ότι ορισμένες περιοχές είναι γενικά ευνοϊκότερες προς τις κβαντικές επικοινωνίες θα δημιουργούσε «τρύπες στο σύστημα», όπου η παρακολούθηση σαφών περιοχών θα έδωνε μια καλή πιθανότητα εντοπισμού ενός πυρηνικού SSBN. Είναι επίσης σημαντικό να θυμόμαστε ότι η ποιότητα του νερού επηρεάζεται από εποχιακές αλλαγές και άλλες μεταβλητές.

Δεύτερον, το γεγονός ότι τα ωκεάνια ύδατα γενικά έχουν χαμηλότερες τιμές Kd αυξάνουν τα κίνητρα για την επίτευξη περιπολιών ανοικτής θάλασσας. Αυτό εξαρτάται εν μέρει από το πότε η Κίνα θα αναπτύξει ένα πιο αθόρυβο SSBN.

Σε τελική ανάλυση, οι εξελίξεις στις υποθαλάσσιες κβαντικές επικοινωνίες αποτελούν σημαντική τεχνολογική πρόοδο. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα στον τομέα αυτό για τον προσδιορισμό των πλήρων γεωστρατηγικών συνεπειών.

Χρήστος Κατσέας

Πηγές:

https://www.nature.com/news/china-s-quantum-satellite-clears-major-hurdle-on-way-to-ultrasecure-communications-1.22142

http://science.sciencemag.org/content/356/6343/1140

https://el.wikipedia.org

Ἀπαντῆστε

Συμπληρῶστε κατωτέρω τὰ στοιχεῖα σας ἢ πατῆστε σὲ ἕνα εἰκονίδιο γιὰ νὰ συνδεθῆτε.

Λογότυπος τοῦ WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιῶντας τὸν λογαριασμό σας στὸ WordPress.com. Ἀποσυνδεθῆτε / Ἀλλαγή )

Εἰκόνα Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιῶντας τὸν λογαριασμό σας στὸ Twitter. Ἀποσυνδεθῆτε / Ἀλλαγή )

Φωτογραφία στὸ Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιῶντας τὸν λογαριασμό σας στὸ Facebook. Ἀποσυνδεθῆτε / Ἀλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιῶντας τὸν λογαριασμό σας στὸ Google+. Ἀποσυνδεθῆτε / Ἀλλαγή )

Σύνδεση μὲ τὸ %s σὲ ἐξέλιξη...