Современные боевые системы блока НАТО основаны на использовании классической, статистической, квантовой, релятивистской физики. В частности, первая квантовая революция заложила основу:
- транзисторам,
- компьютерным чипам,
- лазерам,
- магнитно-резонансной томографии,
- современным технологиям связи.
Однако, учитывая насколько практическое применение отмеченной физики способно изменить природу современного поля боя, последние десять лет показывают очевидное. Передовые инструменты блока НАТО и более глубокое понимание квантовых явлений предоставили блоку технологические возможности, о которых генералы Альянса до сих пор и не мечтали.
Между тем, как отмечается специалистами Альянса, сейчас нарождается второе поколение квантовых технологий, способных создавать и применять полноценные эзотерические, тонкие аспекты квантовой феноменологии. Ожидается, что влияние этой новой технологии, которую иногда специалисты НАТО называют второй квантовой революцией, будет глубоким и широкомасштабным в рамках Альянса.
Квантовые технологии блока НАТО второе поколение
Если практическое применение квантовых эффектов второго поколения в настоящее время исследуется и во многих случаях активно используется, одновременно отмечается рост признание относительно того, что это часть более масштабной революции. Таковая потенциально ведёт к четвёртой индустриальной эпохе, созданной в результате сложного взаимодействия:
- автономности,
- передового производства,
- материаловедения,
- хранения энергии,
- квантовых эффектов нового поколения.
Квантовые технологии следующего поколения, по мнению руководства НАТО, развиваются с феноменальной скоростью. Но приложения для защиты и безопасности не развиваются равномерно по четырём ключевым направлениям деятельности:
- связь,
- вычислительная техника,
- позиционирование,
- навигация,
- синхронизация;
- сенсорная чувствительность.
Разработки под нужды Альянса для квантовых вычислений, квантового зондирования, связи, позиционирования, навигации и синхронизации, мотивированы интересами обороны и безопасности. Национальные уровни инвестиций отдельных стран Альянса в армию НАТО значительны и продолжают расти, но основное внимание всё-таки нередко уделяется коммерческим применениям.
Сотрудничество между странами союзников, между тем, обещает способствовать развитию фундаментальной науки и, в частности, оборонных применений. В более долгосрочной перспективе для квантовых технологий, как минимум 20 лет, ожидается резкое изменение квантовых возможностей. Тогда квантовые устройства смогут надёжно использовать так называемую «запутанность», несмотря на шумы в различных масштабах времени и расстояния.
Квантовые технологии НАТО + военные последствия
Ожидается, что военный потенциал НАТО, основанный на квантовых технологиях следующего поколения, обеспечит беспрецедентные улучшения в следующих областях:
Вычисления
Ожидается, что квантовые компьютеры обеспечат на порядки более высокие вычислительные возможности специалистам НАТО, выходящие за теоретические пределы компьютеров классической конструкции для определённых классов аналитических задач. Этот вычислительный скачок позволит использовать очень сложные подходы к шифрованию и дешифрованию кодов, что сделает существующие криптографические методы сильно устаревшими.
Сложные и быстрые модели и модели позволят принимать военным Альянса сложные оперативные и организационные решения. Кроме того, грядут новые способы разработки до сих пор не открытых материалов и биотехнологий, а также искусственного интеллекта следующего поколения (например, квантовые нейронные сети для решения задач идентификации целей и устранения проблем с идентификацией изображений).
Квантовые датчики
Инновационные квантовые датчики натовских систем будут во много раз более чувствительными, чем современные системы. Это оборудование поддержит разработку радаров для противодействия малозаметности и скрытности противника. Магнитные, акустические и гравитационные датчики со значительно расширенными возможностями усилят противолодочную оборону.
Обещается поддержка разработки до сих пор непрактичных маломощных высокочувствительных бортовых и космических датчиков. Некоторые примеры применений предназначены для всепогодного, дневного и ночного тактического поля боя и зондирования (ближнего действия, активного/пассивного, скрытого, с использованием ЭО/ИК/ТГц/РЧ частот) для ISTAR, а также стратегического действия). Дальность морского, воздушного, космического наблюдения (активного, радиочастотного) позволит видеть НАТО всё. Очевидный момент - квантовые датчики потенциально более устойчивы к помехам.
Квантовые эффекты
Новые квантовые эффекты поддерживают разработку очень чувствительных прецизионных инструментов для Пентагона. Такие технологии Пентагона позволят выполнять операции в условиях отсутствия сервиса GPS или в сложных эксплуатационных условиях (например, длительные автономные операции в подводном положении подо льдом).
В краткосрочной и среднесрочной перспективе для военных блока НАТО будут доступны монтируемые в стойку блоки, подходящие для эксплуатации на более крупных мобильных военных системах (например, на кораблях). Наконец, коммуникации и криптография в новом видении предложит разработки систем криптографии, не подлежащих взлому в принципе.
Откроются возможности дешифрации закодированных сообщений с использованием современных криптографических методов. Это, конечно, создаст серьёзные проблемы для существующих систем C4ISR (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance).
Квантовые технологии НАТО и «красная» угроза
Следует отметить период времени 2020-2040 годы – риск угроз, исходящих от почти равных конкурентов НАТО, особенно с учётом высокого уровня математической сложности и требуемых инвестиций в исследования и разработки.
Потенциальные последствия для безопасности из-за утраты полезных методов шифрования налицо. Возможны потери воздушной и подводной незаметности, а также потери преимущества в аналитике/принятии решений, обеспечиваемого квантовыми вычислениями. Всё это грозит осложнить операции Альянса.
Специалисты НАТО напоминают - использование квантовых технологий следующего поколения создаст серьёзные проблемы с функциональной совместимостью, в первую очередь по причине различных темпов инвестиций и, учитывая потенциально значительные улучшения в возможностях обнаружения и связи, соображений национальной безопасности.
Квантовые технологии научно-техническое развитие
Здесь, по мнению специалистов Альянса, следует отметить следующие направления оборонных исследований:
Зондирование
Транзисторно-резисторная логика для квантового зондирования всё еще довольно низкая. Тем не менее, некоторые вспомогательные технологии развиваются достаточно быстро и могут стать доступны Альянсу в среднесрочной перспективе для решения проблем блока НАТО. Усовершенствованные датчики могут использоваться для построения карт гравитационных и магнитных аномалий по всему миру с привязкой к местности.
Ближайшие целевые инвестиции в гравитационные, магнитные датчики и датчики РЭБ квантовых технологий могут продемонстрировать новые военные возможности для:
- обследования туннелей,
- обнаружения магнитных аномалий,
- электромагнитного зондирования.
В среднесрочной перспективе улучшенные датчики квантовых технологий позволят использовать блоку НАТО возможности в более сложных военных условиях, таких как космос. В долгосрочной перспективе использование распределительных сетей с эффектом «запутанности» может сделать распределённые датчики в тысячи раз более точными, чем в настоящее время.
Позиционирование навигация синхронизация
Существует два принципиально разных подхода к позиционированию, навигации, синхронизации. Первый подход предусматривает передачу и приём внешних сигналов (например, GPS). Второй подход основан на автономном восприятии движения (например, инерциальные системы).
Поскольку будущая среда безопасности предполагает наличие напряженной электромагнитной обстановки (помехи и спуфинг), специалистам НАТО придётся подготовиться к работе в условиях отсутствия сервиса GPS. Инвестиции в квантовые технологии повысят устойчивость к уязвимостям такого рода.
Ожидается, что квантовые технологии будут поддерживать сочетание сверхточных измерений времени со сверхточными измерениями ускорения и углового вращения. Так удастся обеспечить сверхточную инерциальную навигацию (синхронизацию), которая будет необходима, поскольку сервис GPS и другие зависящие от сигнала средства становятся недоступными по причине контрмер противника.
Существует несколько конкурирующих концепций (твердотельный азот-вакансия, захват атома в свободном пространстве, холодная атомная интерферометрия и др.). Разработка квантовой технологии с холодным атомом обеспечит устойчивость к отказу от Глобальной навигационной спутниковой системы за счёт меньших часов квантовой технологии.
Гравитационное и магнитное зондирование НАТО можно будет использовать для географической привязки с использованием геодезических карт. Ожидается, что позиционирование, навигация, синхронизация изначально будут использоваться в виде монтируемых в стойку устройств (размером не больше настольного компьютера).
Такое исполнение удачно подходит для эксплуатации в более крупных мобильных военных системах, например на кораблях. Ожидается, что благодаря непрерывным инвестициям в среднесрочной и долгосрочной перспективе размеры, вес, мощность и стоимость систем уменьшатся. В конечном итоге, блок НАТО получит сервис навигации, значительно улучшенный по сравнению с существующими устройствами.
Квантовое дистанционное зондирование
Будущее дистанционное зондирование, например, квантовый радар, обещает сделать современные «стелс» технологии устаревшими методами невидимости. При этом новинка обеспечит более точную идентификацию цели, скрытое обнаружение и наблюдение военным Альянса. Существует два известных квантовых подхода к дистанционному зондированию:
1. Усиление (интерферометрия),
2. Освещение.
Оба подхода основаны на использовании «запутанных» фотонов и сохранении одной половины пары при отправке другой (в известном направлении) для взаимодействия с окружающей средой.
Эти датчики обеспечат гораздо более точные и чувствительные измерения и использование гораздо меньшей мощности для таких применений, как обнаружение и отслеживание небольших скрытых целей. Разработки будут опираться на ряд возможностей инженерии:
- контролируемая генерация отдельных «запутанных» пар фотонов,
- удерживание одной из каждой пары изолированно,
- обнаружение возвратного фотона для сравнения с промежуточным фотоном.
Магнитное и гравитационное зондирование
Точное измерение магнитного поля используется морскими патрульными самолётами НАТО для определения местоположения подводных лодок с помощью датчиков MAD (Magnetic Anomaly Detection) обнаружения магнитных аномалий. Современные датчики не подходят для использования на небольших беспилотных аппаратах по причинам ограничений размера, веса, мощности.
Тем не менее, новые технологии способны обеспечить решение задачи. Существуют также специальные приложения измерения силы тяжести, которые могут быть реализованы для нужд Альянса с помощью новой технологии. Здесь также появятся специализированные системы наблюдения, например, для обнаружения подземных сооружений (туннелей, бункеров) непосредственно с бортовой платформы беспилотного летательного аппарата.
Квантовые вычисления и связь
Исследования в области вычислений движимы сегодня преимущественно коммерческими интересами. В то время как специализированные вычислительные устройства могут быть доступны блоку НАТО в среднесрочной перспективе, разработка действительно универсального квантового компьютера общего назначения, применимого к задачам Альянса, остаётся ещё далёким будущим.
По оценкам экспертов, новый компьютер военного назначения следует ожидать не ранее, чем в течение следующих 15-50 лет. В среднесрочной перспективе разработка новых квантово-оптимизированных алгоритмов и моделей расчётов для задач защиты, может быть применена к специальным и ограниченным задачам.
Что касается возможности связи – это важная область исследований, но в основном движима сильными коммерческими и разведывательными интересами. Использование инновационного устройства здесь, между тем, может позволить специалистам Альянса обнаружить перехватчика на канале связи. Дальнейшее развитие распределения ключей и вариантов шифрования предоставит Альянсу превосходные возможности шифрования.
В среднесрочной перспективе инвестиции предполагается сосредоточить на оптической связи для защиты от прослушивания и защиты от глушения. Такое применение позволит Североатлантическому союзу понять уязвимости и возможности. В долгосрочной перспективе предполагается разработать глобальную систему распределения квантовой «запутанности» для поддержки безопасной связи и других передовых применений.
По материалам: STONATO
