الاستشعار الكمي في الدفاع، من الساعات الذرية إلى الملاحة دون GPS

يستخدم الاستشعار الكمي في الدفاع سلوك الذرات والفوتونات لقياس الزمن والحركة والجاذبية والمجالات المغناطيسية بدقة لا تضاهيها الأجهزة التقليدية، وأول استخدام عملي له هو الملاحة عند تعطل GPS. وعلى خلاف الحوسبة الكمية التي تبعد سنوات عن أهمية ساحة المعركة، انتقلت عدة مستشعرات كمية من المختبرات إلى التجارب الميدانية على الطائرات والسفن.

ما هو الاستشعار الكمي

كل مستشعر يقيس تغيراً في العالم المادي. وتفعل المستشعرات الكمية ذلك بتهيئة ذرات أو ضوء في حالة كمية دقيقة ومراقبة كيف تُخلّ بها البيئة. ولأن الذرات متطابقة ومستويات طاقتها محددة بقوانين الفيزياء، يملك القياس مرجعاً داخلياً لا ينحرف كما ينحرف الجيروسكوب الميكانيكي أو المذبذب الكوارتزي.

والحساسية نفسها هي نقطة الضعف الرئيسية. فالحالات الكمية هشة، والاهتزاز والحرارة والمجالات الشاردة قد تدمرها. ويذهب معظم الجهد الهندسي في هذا المجال إلى تصغير التجهيزات المخبرية في عبوات متينة تتحمل الطائرة أو السفينة أو الشاحنة المتحركة.

أنواع المستشعرات الكمية

تؤدي العائلات الأربع مهام مختلفة. فالساعات الذرية تمنح الشبكات نبضاً مستقراً. والمقاييس التداخلية والمغناطيسية تغذي الملاحة. أما مستقبلات ذرات Rydberg فهي وسيلة ناشئة للاستماع عبر نطاق واسع جداً من الترددات الراديوية، وهي قدرة تهم مخططي الحرب الإلكترونية.

الملاحة الكمية دون GPS

الحالة القريبة المدى واضحة. فالملاحة بالأقمار الاصطناعية سهلة التشويش والتضليل، كما أظهر التشويش في بحر البلطيق وحول أوكرانيا. والمنصة القادرة على قياس حركتها بدقة لساعات أو أيام دون إشارات خارجية تستطيع مواصلة الملاحة عند حجب GPS.

ويتصدر نهجان. فالوحدات القصورية بالذرات الباردة تتتبع التسارع والدوران بانحراف أقل بكثير من المستشعرات التقليدية. أما الملاحة بالشذوذ المغناطيسي فتقارن القراءات المغناطيسية المحلية بخرائط مجال الأرض، وهي طريقة جربتها على الطائرات عدة شركات ووكالات دفاعية منذ 2024، بحسب إعلاناتها الخاصة. وكلاهما يهدف إلى استبدال الأنظمة التقليدية أو دعمها، لا جعلها بائدة بين عشية وضحاها.

هل تكشف المستشعرات الكمية الشبحية والغواصات

هنا تسبق الضجة الأدلة. فقد زعمت معاهد صينية ووسائل إعلام رسمية مراراً تحقيق اختراقات في الرادار الكمي، الذي يكشف الطائرات منخفضة الرصد. وهذه الادعاءات غير موثقة، ولم يثبت أن أي رادار كمي يعمل على مدايات عملياتية، كما أن فيزياء الإضاءة الكمية تفقد ميزتها بسرعة في ظروف العالم الواقعي المليئة بالضجيج. ولفهم ميكانيكا الشبحية الحقيقية، راجع دليلنا حول مقطع الرادار العرضي.

أما كشف الغواصات فهو أكثر معقولية لكنه ما زال تخمينياً. فمقاييس الجاذبية والمقاييس المغناطيسية الحساسة قد ترصد نظرياً الاضطرابات الصغيرة التي يحدثها هيكل غاطس، لكن الإشارة ضئيلة والمحيط شاسع. ويعد معظم المحللين الاستشعار الكمي إضافة إلى الأساليب الصوتية، لا بديلاً عن السونار المقطور.

من يموّل الاستشعار الكمي

تضم الجهات التجارية شركات ناشئة وشركات دفاع كبرى راسخة على حد سواء، والمجال مزدحم بالادعاءات. والاختبار المفيد بسيط: هل عمل المستشعر على منصة متحركة، في ظروف واقعية، وخارج مختبر مطوره؟

الأسئلة الشائعة حول الاستشعار الكمي

ما هو الاستشعار الكمي بعبارات بسيطة؟

هو قياس الزمن أو الحركة أو الجاذبية أو المجالات المغناطيسية عبر مراقبة كيف تخلّ بذرات أو فوتونات محتجزة في حالة كمية مضبوطة.

هل الاستشعار الكمي هو نفسه الحوسبة الكمية؟

لا. الاستشعار الكمي فرع منفصل وأكثر نضجاً من التقنية الكمية، وتجاربه الميدانية جارية بالفعل.

هل تستطيع المستشعرات الكمية استبدال GPS؟

ليس بالكامل. يمكنها أن تعمل كنسخة احتياطية تُبقي الملاحة دقيقة لساعات أو أيام عند التشويش على GPS أو غيابه.

هل الرادار الكمي موجود؟

توجد تجارب مخبرية وتزعم بعض المصادر الصينية إحراز تقدم، لكن لم يؤكد أي رادار كمي عملياتي بشكل مستقل.

أي الدول تتصدر الاستشعار الكمي؟

تدير الولايات المتحدة والصين والمملكة المتحدة وعدة دول أوروبية برامج كبيرة، وتنشر الولايات المتحدة والمملكة المتحدة أكبر عدد من نتائج التجارب.