Китай добился значительных успехов в области квантовых технологий, и важно понимать стратегические последствия этого, особенно в связи с их использованием в военных целях. Одной из областей, которая заслуживает тщательного анализа, является то, как технологии квантовых коммуникаций могут повлиять на морские силы ядерного сдерживания КНР — конкретно, на эффективность боевого применения стратегических атомных подводных лодок с баллистическими ракетами на борту.
Квантовая технология имеет важное значение для обеспечения надежной передачи боевых сигналов управления и выработки наилучшей стратегии боевого патрулирования. Китайские стратеги и кораблестроители решили взять на вооружение эту новую концепцию, начав сотрудничать с лучшими в Китае специалистами по квантовой физике.
Квантовая связь
В двух словах, квантовая коммуникация использует для передачи информации фотоны. Соответственно, определенные характеристики морской среды влияют на качество подводной связи. Сравнивая относительную прозрачность воды морей, окружающих Китай, можно заметить, что некоторые области более прозрачны, чем другие, а это означает, что сигналы могут проникать на большую глубину. Если квантовые технологии будут применяться для связи с подводными лодками с баллистическими ракетами, это может повлиять на тактику их использования. Кроме того, из-за природы квантовой механики отправляемые сообщения невозможно перехватить и взломать, что повысит эффективность морских ядерных сил.
Китайские военные давно стремились повысить надежность связи со стратегическими лодками, находящимися в море на боевом патрулировании. В 2013 году сообщалось об использовании Китаем сверхнизкочастотных (ELF) систем связи (30-300 Гц), представляющих собой «классическую» схему подводной связи с использованием радиоволн. Системы ELF обеспечивают передачу сигнала на глубину около 100 метров.
Следующим шагом на пути к более безопасной коммуникации может стать квантовая связь. 30 августа 2017 года генеральный директор корпорации China Shipbuilding Industry Corporation, занимающейся строительством атомных подводных лодок, встретился с Пан Цзяньвэем, одним из ведущих квантовых физиков в Китае. Во время встречи они подтвердили важность сотрудничества по вопросам «квантовой связи, квантовой навигации и квантовому зондированию».
Недавно команда китайских ученых провела успешный эксперимент, поддерживая запутанное состояние пары фотонов через морскую среду на основе метода «фильтрации» деполяризованных фотонов на приемном конце. Это представляет собой значительный шаг в направлении использования квантовой связи для китайских подводных сил.
Тогда подводные лодки смогут патрулировать в районах с малой прозрачностью воды, выдвигаясь в «чистые» воды лишь для приема сигналов. В качестве альтернативы, они могут использовать плавучие антенны, аналогичные тем, которые используются для приема низкочастотных сигналов — это позволило бы им оставаться на рабочей глубине, буксируя за собой кормовую антенну, которая может подниматься на глубину для надежного приема более мощного сигнала. Однако в китайском отчете отмечается, что это «ограничивает скорость подводной лодки до 4 узлов, и есть вероятность, что антенна может быть обнаружена». Это говорит о том, что, в принципе, ВМС Китая надеются отойти от использования буксируемых антенн.
Квантовое распределение ключей (QKD) или чистый квантовый канал
Существует два метода развертывания квантовых каналов связи. QKD — гибридная модель, в которой сообщение передается по классическому каналу, но зашифровывается ключом, который затем передается через квантовый канал. Существуют различные протоколы QKD, но на сигнал фотона влияют характеристики воды, независимо от того, какой из них используется.
Чистый квантовый канал решает проблемы, связанные с классическим каналом ELF, и имеет тот же уровень квантовой безопасности. Вполне возможно, что Китай может в конечном итоге создать такой канал, учитывая недавний экспериментальный успех, используя прямую связь, обеспечивающую передачу квантового состояния без каких-либо частиц, которые физически передаются между двумя сторонами. Однако экспериментальная установка не может использовать «сильный когерентный (классический) свет», и нет достаточной информации для оценки того, как это можно было бы реализовать. Напротив, модель «космос-земля» представляет собой существующую систему QKD. Следовательно, QKD-система является вероятным следующим шагом.
Обе модели могут повысят устойчивость и надежность передачи сигналов боевого управления китайским подводным лодкам.
Выводы
Этот анализ показывает, что характеристики морской среды являются важным фактором в подводной связи. Технический и стратегический анализ воды морей, окружающих Китай, показывает, что северная часть Желтого моря и северная часть Южно-Китайского моря являются наиболее благоприятными районами для квантовой связи. Это имеет несколько важных последствий.
Во-первых, прозрачность воды отнюдь не является единственным фактором, влияющим на выбор маршрутов боевого патрулирования. Другие факторы, такие как глубина и соленость, влияющие на скрытность пл, также будут играть определенную роль. Тем не менее, зная, что определенные районы в целом более благоприятны для квантовых коммуникаций, можно выявить «водные дыры» с более прозрачной водой, благодаря чему наблюдение за этими областями повысит вероятность обнаружения подводных лодок.
Во-вторых, тот факт, что океанические воды, как правило, имеют более низкие значения коэффициента затухания Kd, повышает стимулы для выхода в открытые океанские районы. На на это также влияет то, когда Китай разработает более малошумные подводные лодки.
В-третьих, как уже упоминалось, принятие систем квантовой связи обеспечит надежность и безопасность подводной связи, что в свою очередь гарантирует доведение сигналов боевого управления до всех элементов морских ядерных сил и повысить их боевую устойчивость.
В конечном счете, развитие подводной квантовой связи является важным технологическим прорывом.