Κβάντα εναντίον stealth

Οι πολυάριθμοι χομπίστες της υφαρπαγής ξένης περιουσίας γνωρίζουν επακριβώς τα στάδια υλοποίησής της: σημάδεμα νέων συνόρων (οριοθέτηση), εμφάνιση δραστηριότητας στον χώρο και χτίσιμο αυθαιρέτου (χρησικτησία και «οικιστική πύκνωση»). Για να γίνουν αυτά, προϋπόθεση είναι ο καταπατητής να παραμείνει αρχικά «άφαντος» («stealth») από το ραντάρ του νόμιμου ιδιοκτήτη. Το παιχνίδι αυτό παίζεται και σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα, από έθνη-καταπατητές. Μόνο που τότε έρχεται η ώρα να παίξουν τον κλέφτη και τον αστυνόμο τα στρατιωτικά αεροπλάνα του επιτιθέμενου και τα ραντάρ του αμυνόμενου. Οπότε, αν τα πρώτα είναι «άφαντα» για τα δεύτερα (όπως θα είναι από το 2018 και μετά τα αεροσκάφη F35 που περιμένει να παραλάβει η γείτων), ο αστυνόμος θα πιάνει… τα μαλλιά του.

Το περιθώριο αντίδρασης απέναντι σε τέτοιους άφαντους πειρατές είναι γνωστό από τα όσα μας παραθέτει η Ιστορία, είτε με το παράδειγμα του εξοπλισμού ακριτών της βυζαντινής αυτοκρατορίας ή με εκείνο του προσεταιρισμού κουρσάρων από τη βικτωριανή βρετανική θαλασσοκρατία. Περιθώριο κατά τι ισχνό για εμάς σε χρόνια χρεοκοπίας όπως τα τωρινά. Εκτός και αν… κάποιος βρει τρόπο να κάνει τα άφαντα αεροπλάνα του εισβολέα απολύτως ορατά. Και αυτό ακριβώς είναι που ανακοίνωσε πρόσφατα η στρατιωτική βιομηχανία της Κίνας: ένα κβαντικό ραντάρ που βλέπει τα F35 σε απόσταση 100 χιλιομέτρων! «Κβαντικό»; Ναι, όσο κι αν ακούγεται τρελό, η «γάτα του Σρέντιγκερ» πιάνει και τα πιο άφαντα ποντίκια. Ας δούμε πώς.

Το κύριο πλεονέκτημα των πολεμικών αεροσκαφών πέμπτης γενιάς που έρχονται (όπως το F35) απέναντι στα τωρινά της τέταρτης (όπως το F16) είναι το ότι εμφανίζουν ένα απειροελάχιστο ίχνος στις οθόνες των ραντάρ, και αυτό όταν είναι πολύ αργά: γύρω στα 30 χιλιόμετρα απόσταση. Οι κατασκευαστές τους, όπως η αμερικανική Lockheed Martin, γνώριζαν ότι πολύ σύντομα δεν θα ήταν οι μόνοι «φαντομάδες» στον αέρα, καθώς ανάλογα αεροσκάφη ετοίμαζαν και οι στρατηγικοί αντίπαλοι των ΗΠΑ, Ρωσία και Κίνα. Επρεπε λοιπόν να αναπτύξουν ένα ραντάρ που θα μπορούσε να ανιχνεύει άφαντα αεροσκάφη όπως το δικό της, έγκαιρα και αρκούντως διακριτά για στόχευση. Εννοείται, βέβαια, ότι το όποιο εύρημά της θα έπρεπε να παραμείνει μυστικό ως τεχνολογία, για να μην αχρηστευθεί το νυν επίτευγμα (το F35) που η ανάπτυξή του στοίχισε… 1,45 τρισεκατομμύρια δολάρια στην κυβέρνηση των ΗΠΑ, δηλαδή το ισοδύναμο με την αντιμετώπιση 14 φυσικών καταστροφών μεγέθους τυφώνος «Κατρίνα».

Η πρώτη προσέγγιση της λύσης έγινε από τη Lockheed Martin πριν από μια δεκαετία, οπόταν και κατέθεσε στο… ευρωπαϊκό γραφείο ευρεσιτεχνιών την πατέντα υπ’ αριθμ. EP1750145 (3/8/2006), για «ανίχνευση καμουφλαρισμένων στόχων». Σε αυτήν μιλούσε για το πρόβλημα μειωμένης αξιοπιστίας των υπαρχόντων ραντάρ για μακρινούς στόχους, καθώς και για το ότι τα υπάρχοντα ραντάρ μικροκυμάτων αδυνατούν να εντοπίσουν στόχους που έχουν μικρή ανακλαστικότητα (βλ. αεροσκάφη σχεδίασης stealth) ή στόχους που βρίσκονται μέσα σε «ισχυρό περιβάλλον θορύβου». Το πρόβλημα, έλεγε, θα μπορούσε να επιλυθεί με τη χρήση «διεμπλοκής των κυμάτων των ραντάρ με ένα ή περισσότερα υψίσυχνα σωματίδια και ένα ή περισσότερα σωματίδια σε χαμηλή συχνότητα, για αποτελεσματικότερη εκπομπή». Αυτή η τελευταία κρυπτογραφική περιγραφή θύμιζε μόνο κάτι που ο Αϊνστάιν είχε βαφτίσει «δράση φαντασμάτων από το υπερπέραν» –τη διεμπλοκή των κβάντων.

Στην κατάσταση της κβαντικής διεμπλοκής (quantum entanglement, αγγλιστί), δύο ή περισσότερα κυματοσωματίδια (κβάντα) συνδέονται μεταξύ τους με αμοιβαία στιγμιαία επίδραση, ανεξάρτητα από το πόσο μακριά βρίσκονται. Είναι το μόνο φαινόμενο στη φύση που γνωρίζουμε να καταλύει την αρχή της τοπικότητας (locality). Για να βρει εφαρμογή αυτό το κβαντικό φαινόμενο στον κόσμο των ραντάρ θα έπρεπε κάποιος να κατορθώσει να «δέσει» κβάντα πάνω σε μικροκύματα. Και ο πρώτος που το κατάφερε ήταν ένας Ιταλός, ο Στέφανο Πιράντολα από το βρετανικό Πανεπιστήμιο του Γιορκ, με μια πολυεθνική ομάδα ερευνητών από πανεπιστήμια της Γερμανίας, των ΗΠΑ και του Καναδά, ακριβώς πρόπερσι στις 16 Φεβρουαρίου 2015 (βλ. https://arxiv.org/pdf/1410.4008v3.pdf).

Η εργαστηριακή διάταξη της ομάδας του Πιράντολα έμοιαζε με κλασικό συμβολόμετρο (interferometer), που εκπέμπει μια δέσμη φωτονίων σάρωσης και μια δέσμη φωτονίων αναφοράς. Τα «δίδυμα φωτόνια» δημιουργούνται από τη σχάση ενός φωτονίου με κρύσταλλο. Η εμφανής διαφορά της συσκευής ήταν ότι χρησιμοποιούσε έναν μετατροπέα στον σωλήνα εκπομπής, ο οποίος δημιουργούσε δέσμη μικροκυμάτων για να «φωτίσει» το προς σάρωση αντικείμενο, ενώ ο αδρανής σωλήνας σωματιδίων αναφοράς συνέχιζε να παράγει διεμπλεγμένα φωτόνια. Χονδρικά, η διεργασία έμοιαζε με αυτή που επιτελεί ένας μαγνητικός τομογράφος προκειμένου να «ακτινοσκοπήσει μαγνητικά» ιστούς –σε αντίθεση με τις ακτίνες Χ που σαρώνουν οστά. Την ιδέα είχαν πάρει από τον πρωτομάστορα των κβαντικών υπολογιστών, τον αμερικανό καθηγητή του ΜΙΤ Σεθ Λόιντ, ο οποίος είχε παρουσιάσει το 2008 την έννοια του «κβαντικού φωτισμού» (βλ. https://arxiv.org/abs/0810.0534).

Το πείραμα της διάταξης του Πιράντολα πέτυχε και απέδειξε για πρώτη φορά ότι μπορούμε να σαρώνουμε τον ορίζοντα με κβαντικά μικροκύματα και να ειδοποιούμαστε, από τα δίδυμά τους κβάντα στον σωλήνα αναφοράς, για το τι συνάντησαν, έστω κι αν τους ήταν «μικροκυματικά αόρατο». Επιπλέον, είχε το τεράστιο πλεονέκτημα τού να φωτίζεις τον στόχο σου με μια ελάχιστη ποσότητα ενέργειας, πράγμα που βελτιώνει πολύ την πιθανότητά σου να μην σε ανιχνεύσει το ραντάρ του στόχου (αεροπλάνου). Ωστόσο, το πείραμα πέτυχε με το σύστημα αναφοράς του μόνο στο ορατό φάσμα του φωτός. Για να μπορέσει μια τέτοια διάταξη να αξιοποιηθεί στο φάσμα των κυμάτων των ραντάρ έμενε να γίνει πολλή ακόμη δουλειά που… κανείς δεν έδειχνε να ξέρει τα επόμενα βήματά της.

Πέρασε ενάμισης χρόνος οδυνηρής σιωπής μέχρι τις 16 Αυγούστου 2016, οπόταν η Κίνα εκτόξευσε στο Διάστημα τον Μόζι, τον πρώτο δορυφόρο κβαντικής επικοινωνίας. Οπως ανακοινώθηκε επίσημα, μέσω αυτού του δορυφόρου οι ερευνητές του Πολυτεχνείου της Χεφέι θα δοκίμαζαν τη διεμπλοκή κβάντων από απόσταση 1.200 χιλιομέτρων, προκειμένου να διαπιστώσουν τη δυνατότητα αξιοποίησής τους σε κρυπτογραφημένες τηλεπικοινωνίες. Εναν μήνα μετά, η στρατιωτική βιομηχανία ηλεκτρονικού εξοπλισμού της Κίνας, η CETC, αποκάλυψε και ένα παράπλευρο κομμάτι δοκιμών. Είχαν τεστάρει με αποτελεσματικότητα το πρώτο κβαντικό ραντάρ της ανθρώπινης ιστορίας!

Το πώς ακριβώς το κατάφεραν παραμένει, βεβαίως, μυστικό. Δήλωσαν όμως ότι είναι τεχνολογίας «μοναδιαίου φωτονίου» –άρα, να είμαστε σίγουροι ότι το ραντάρ τους θα είναι «άφαντο» για τα επιτιθέμενα αεροσκάφη –και ότι η ακτίνα εντοπισμού των αεροσκαφών stealth φτάνει στα 100 χλμ. Σημειώνουμε ότι, παραδοσιακά, οι ανακοινώσεις στρατιωτικής τεχνολογίας εμφανίζουν μειωμένες επιδόσεις, επομένως μπορούμε να υποψιαστούμε ανίχνευση γύρω στα 150 χιλιόμετρα.

Το τι σημαίνει αυτό για τα στρατιωτικά δεδομένα παγκοσμίως είναι ευνόητο: τα πανάκριβα αεροσκάφη stealth πέμπτης γενιάς δεν θα είναι πια «άφαντα». Μέχρις ότου βρεθεί ένα καμουφλάζ που να τα κρύβει και από τα «δίδυμα κβάντα», η έννοια της στρατιωτικής υπερδύναμης θα είναι έωλη και αίολη. Και οι επίδοξοι καταπατητές νησιών γειτόνων θα «πιάνονται στα πράσα». Από την άλλη πλευρά, στο ειρηνικό πεδίο εφαρμογών, η κβαντική σάρωση θα φέρει σίγουρα διασφάλιση των τηλεπικοινωνιών και μπορεί να φέρει στα νοσοκομεία μας –κάποτε –και τομογράφους που δεν θα επιβαρύνουν πια το σώμα μας με επιβλαβή ακτινοβολία.