Kvantové technologie jsou ukázkovým příkladem tzv. technologie dvojího užití (dual-use technology), tedy technologie, která může sloužit zároveň vojenskému i civilnímu využití.

To je také i důvod některých vysokých investicí do kvantových technologií. Příkladem je právě Čína, která do kvantových technologií investovala řádově 15 miliard dolarů (těch přiznaných), což je více než celý zbytek světa dohromady, právě s vidinou technologie pro civilní i vojenské využití. Příkladem budiž různá mediální prohlášení o kvantovém radaru nebo quantum ghost imaging technologii, která ze stealth technologie dělá zastaralou a nepotřebnou věc. Dnes už víme, že minimálně v případě kvantových radarů hodně přestřelili. Už máme studie, které přesvědčivě ukazují, že praktický kvantový radar je se současnou technologií nerealizovatelný, a ještě dlouho nebude. Naopak, Číně se daří v oblasti kvantových sítí a kryptografie. Byla to právě Čína a její satelit Micius, který poprvé demonstroval kvantovou výměnu klíče (QKD) za pomocí satelitu na velmi dlouhé vzdálenosti. Není tajemstvím, že Čínská armáda staví rozsáhlou kvantovou síť.

A Čína není jediná. Svou „roadmapu“ pro zavádění kvantových technologií do armády má Austrálie. Spojené království, dominantní hráč na poli kvantových technologií, rovněž uvažuje takto strategicky. A v EU, určitě stojí za zmínku poslední EDF (European Defence Fund) výzva, kde byla i výzva pro vývoj kvantových technologií právě pro oblast vojenství. A v případě USA nelze pochybovat už vůbec. Vždyť právě DARPA (grantová agentura pro obranné technologie) podpořila výzkumy kolem kvantových technologií a počítačů ještě dávno před tím – desetiletí – než to bylo „cool“. Navíc, v případě USA, jednotlivé složky ozbrojených sil (Army, Navy a Air Force) mají vlastní i výzkumné laboratoře, kde každá má i své oddělení zaměřené na kvantové technologie.

A které kvantové technologie lze v obranném sektoru využít? V podstatě všechny. Klíčové je vědět, že kvantové technologie nepřinesou nějakou novou fundamentální zbraň, jako tomu bylo v případě první kvantové revoluce, kdy byla vyvinuta atomová bomba. Ale spíše vylepší, zpřesní současné podpůrné, obranné a útočné technologie. Navíc, stále se převážně jedná o představy, myšlenky a nápady. Ve skutečnosti velká část kvantových technologií je stále jen v laboratoři, a ještě je čeká dlouhá cesta k finálnímu produktu. A zdaleka nevíme, jestli toho dosáhneme. Vojenské technologie obecně mají mnohem větší nároky než ty civilní, potřebují větší přesnost, mobilitu, robustnost i spolehlivost. A zatím zdaleka nevíme, jestli tyto vyšší požadavky dokážeme naplnit. To z oblasti vojenského využití kvantových technologií dělá ještě neurčitější záležitost. Pravděpodobně některé technologie uspějí a jiné nikoliv.

Pro příklad si vezměme kvantový gravimetr. Ten je velmi citlivý a využít by mohl být k průzkumu podzemí. Ať už civilnímu, například hledání ropy nebo jiného nerostného bohatství, tak i k vojenskému, třeba hledání velkých podzemních struktur apod. A ideální by bylo takový senzor dát na satelit. To vám pak nepřítel spíše nezabrání přeletu nad jeho územím. A ono to funguje. První experimenty umístěné ve vesmíru už úspěšně proběhly. Avšak takový kvantový gravimetr měl prostorové rozlišení na povrchu země zhruba 100 km. To je dobré třeba pro geofyziku pro pozorování chování podzemních vod. Pravděpodobně to budeme schopni vylepšit na 20 km, možná i méně. Tedy budeme schopni najít i tu ropu z oběžné dráhy. Ale jestli dosáhneme i takového rozlišení, abychom detekovali podzemní silo pro velké mezikontinentální jaderné rakety, to je zatím ve hvězdách. Tím spíše, že s vylepšováním prostorového rozlišení klesá zase citlivost, tedy dosah. A to je jen jeden příklad za všechny.

Autor tohoto článku se této oblasti věnuje a napsal delší přehledový článek, který mapuje právě různá uvažovaná vojenská využití kvantových technologií, včetně jejich základního představení a prezentace jejich současného stavu. Publikaci můžete najít na EPJ Quantum Technology (v angličtině):

Krelina, M. Quantum technology for military applications. EPJ Quantum Technol. 8, 24 (2021). https://doi.org/10.1140/epjqt/s40507-021-00113-y, arXiv:2103.12548 [quant-ph]

A abychom byly konkrétnější, tak mezi možná vojenská využití kvantových technologií jsou:

• Kyberbezpečnost – kvantová distribuce klíče (QKD), kvantově odolné šifrování, kvantové generátory náhodných čísel, kryptoanalytické schopnosti proti asymetrickým šifrování, kvantově vylepšené AI pro kybernetický boj
• Kvantové výpočetní schopnosti – kvantové optimalizace a kvantové AI (pro analýzu a předpovědi bojiště, podpora pro velení a řízení, vyhodnocení ISR, optimalizaci přepravy a zásobování, válečné hry, …), simulace pro chemický a biologický boj, návrh nových materiálů (lepší stealth nebo maskování, ultra silné brnění, materiály do vysokých teplot, zrychlení současných simulací a modelování …)
• Kvantové sítě – kvantové distribuce klíče, přímá kvantová komunikace, identifikace na základě pozice, anonymní autentifikace (útočník nezjistí, kde se autentifikuje), distribuce velmi přesného času z kvantových hodin, slepé kvantové počítání (blind quantum computing), distribuované kvantové počítání, ale i kvantově provázané senzory nebo rychlejší schopnost komunikace hejna autonomních systémů bez nutnosti mít vedoucí stroj
• Kvantové PNT (positioning, navigation and timing) – vysoce přesné kvantové a atomové optické hodiny, vylepšené GPS, kvantové inerciální navigace, navigace na základě magnetických nebo gravitačních anomálií
• Kvanotvý ISTAR (Intelligence, Surveillance, Target Acquisition, and Reconnaissance) – kvantové magnetometry a gravimetry pro podzemní (miny, bunkry, IED) a podmořský (ponorky, podvodní miny) průzkum, kvantové zobrazovací metody pro situace se špatnou viditelností (noc, písečná bouře, mlha, …), 3D kamery, kamery vidící za roh, nedetekovatelné zaměřovací lasery
• Kvantový elektronický boj – vylepšení klasických radarů i systému elektronického boje, kvantové antény, lepší frekvenční analýzy
• Kvantový radar a lidar – kvantový radar ve frekvenční oblasti na zemi je nerealizovatelný. Nicméně ve vesmírném prostředí nebo v optické oblasti (na krátké vzdálenosti na povrchu země) je to stále reálná záležitost
• Chemický a biologický boj – lepší detektory chemikálií, kamery vidící plyn
• Rozhraní mozek-počítač – vysoce citlivé kvantové magnetometry schopné detekovat signály v mozku

Výše uvedený výčet není konečný. Navíc, takový výčet nabízí ještě více otázek, jako například Která technologie je více a která méně pravděpodobná? Jaké mohou být bezpečnostní a geopolitické důsledky? A co etický výzkum? Odpovědi na takové otázky jsou ještě před námi.

Pokud vás toto téma zaujalo a rádi byste chtěli vědět více nebo se pobavit, můžete mě kontaktovat na michal.krelina@cvut.cz