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作者：章子星、王吉冬
美空军研究实验室为加快量子技术的进步和创新，在2020年6月15日至16日举行的虚拟量子对撞机活动中，向23家小企业拨款525万美元，用于加速量子计算等基础研究领域的研发进程，希望通过此次活动将量子技术尽快投入实用，以获得战略优势。
在美空军战略考量中，量子技术将以革命性和颠覆性的方式改变战争领域的技术。美国一智库报告曾指出，人类历史上第二次量子革命已开启，将诞生一系列量子技术。事实上，一些量子技术已经在探测、通信、计算等领域初显身手，或将在军事领域大放异彩。然而，量子技术究竟有何种特点，其在军事上又有何种用途与应用方式呢？
因其特点而广被应用
量子技术因其通信方面强大的保密性，被广泛应用于通信技术领域，量子通信具有不可分割、不可测量、不可复制等特点，具有强大的安全性、信息传递效率高、传输数据量大等优势。
首先，量子通信具有强大的安全性。由于以量子态为信息载体的量子通信技术有独特的加密方式，因而确保了两地信息传递的安全性与可靠性。用一种通俗易懂的说法，这种安全性并不是保证不能被窃取，而是被窃取也无法被破解，同时发生窃取事件也会被接收方知道，不会做到悄声无息。这是因为一旦在信息传递过程中出现任何截取或者解密行为，都会导致量子态状态改变，并改变其原有信息。也就是说，即便是量子态传递过程中出现了信息被截取或者解密等安全问题，也因无法获取量子态传递的信息，故不会发生信息泄漏的问题，保证了信息传递安全性。
其二是量子通信“无障碍传输”效率高。量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的通信方式，相互纠缠的两个粒子就像一对心有灵犀的双胞胎,无论两个粒子距离多远,只要其中一个发生变化另一个会立刻有所反应。利用量子纠缠态下两个粒子之间的相互感应关系进行信息传输，不会经历空间衰减即可获知信息情况。经过研究分析发现，量子态不仅运行速率超过光速，同时在使用量子态传递数据信息时也避免了信息在线路上滞留问题的发生，促进信息传递效率大幅提高。
其三是量子通信传送容纳量大。被传输的未知量子态在被测量之前会处于纠缠态，即同时代表多个状态。例如一个量子态可以同时表示0和1两个数字，7个这样的量子态就可以同时表示2的7次方也就是128个状态或128个数:0~127。光量子通信的这样一次传输，就相当于经典通信方式的128次。可以想象如果传输带宽是64位或者更高，那么效率之差将是惊人的2的N次方甚至更高。
量子探测——引发战场侦察巨变
量子探测主要是利用量子纠缠等特性，实现对战场目标感知、测距、定位及成像等。当前，量子探测主要应用于量子雷达、量子成像和量子导航等领域，受到多国军队的青睐。
量子雷达，被喻为洞察千里的“火眼金睛”，能够有效探测隐身飞机和隐身导弹。相比传统雷达，量子雷达可在复杂背景噪声干扰中剥离出探测目标，且“精准无比”，即便是隐身战机，量子雷达也可对其行踪做出准确判断，强大的反隐身技能使其成为隐身战机的“克星”。
据估算，仅装备单光子量子雷达制导超远程空空导弹的作战飞机，理论上攻击距离可提升至千公里之外，实现超视距作战向千公里量级的非接触式战争转变。同时，由于对电磁波的依赖大为减少，量子雷达可有效避开利用探测电磁波开展工作的反辐射导弹攻击，进一步改变现有导弹作战机理和作战模式，使战场作战形态向“量子化”转变。未来，利用量子成像传感器进行战场观测，可有效消除现有技术对成像产生的干扰，并过滤大气气流等干扰因素，形成普通雷达观测设备无法直接获得的战场图像。
英国军事专家表示，一旦量子雷达服役，隐身战机将再无优势可言。量子雷达将会引领人类战场探测进入一个全新的时代。
量子通讯优势明显
量子通讯主要是利用量子纠缠，叠加原理实现远距离信息传送，同时由于量子的不可测性质，极大保证了通讯安全，在复杂电磁对抗环境下利用量子隐态传送信息，保证了通讯的及时性和完整性，在日益复杂冲突的信息化战争中大显神威。
与传统通讯方式相比，量子通讯在安全性上无可比拟。通过传统信道传送信息的同时，分配量子密钥，自有接受者同时拿到钥匙和消息才能开锁，而量子的叠加纠缠状态在被观测后就会被改变，钥匙就会改变，窃密者无法打开装着消息的盒子，从而达到通信保密的目的。在波诡云谲的信息战、网络战中，掌握此种技术，无疑大大提高通讯安全，保证我方指挥控制系统的稳定，有利掌控智能化战争中的信息主动权。
突破深水下通讯的军事盲区。利用纠缠光子对实现安全信道连接，并通过中继器延长通讯范围，可进一步提高潜艇的通信能力之外，还能使它们变得更安静，实现效果更好的水下通信。通过量子通讯技术连接在幽静的深海潜藏的幽灵潜艇不仅大大提高了潜艇的通讯能力，从而更好根据现有信息做出战略决断，实现潜艇密切接敌、侦测和打击，从而提高潜艇的作战能力。
量子通讯网络战场全覆盖，赋予军队远距离高安全性战场通信能力。在未来设想中，如果具有足够数目的量子通信卫星，则可实现全球组网的宏大目标，建立一套成熟的天基量子通信系统将而且不用担心信息被拦截，实现军方指挥和控制能力升级。量子信息化战场的通信网络，以其超大信道容量、超高通信速率等特性，在未来的信息化战争中扮演无可替代的角色。必将带了新的信息化战争态势的巨大演变。
量子计算军事应用前景广阔
量子计算机在量子态纠缠下可以包含更多的信道，相比于传统计算机二进制的存储，量子计算机可以包含多达1000个信息比特，相当于“1000进制”计算机，运算速度传统计算机无法比拟。实现超高速运算能力。同时量子计算机可以实现高密度的信息存储能力。一枚由250个原子构成的量子存储器，可存储数据量达到2的250次方，其数量比宇宙中已知的全部原子数目还要多。量子计算机的军事化应用进程正在加速，军事价值愈加彰显。
运用量子计算机超高计算能力可以快速破解敌方现行密码，掌握信息主动权；例如，美国军用级、高级加密标准256位加密理论上需要数十亿年才能使现代计算机通过强力方法破解代码（即所有可能解决方案的“反复试验”）。然而，量子计算机最终将能够用替代方法替换用于处理这种复杂数学问题的顺序试错方法，以同时考虑许多可能性。极大的提升破解效率。信息化战争对抗核心就在信息获取上，传统战役中，关键决策信息对战争结果的影响有目共睹。快速有效的截获敌人关键节点处的决策信息，并实施相应对抗破坏，掌握主动权。加快OODA环循环速度效率，提升信息力对战争增效的效果。
智能化无人化战争需要高级算力和小型化高性能计算机对海量情报数据进行实时分析和判断，全面掌握战场态势，提高自主判断情况和决策能力。量子计算系统带来的高速数据计算和接入的速度，将使得无人载具的操作和自动驾驶设备的工作水平和效率得到很大的提升。想象一个例子，在无人机蜂群对抗作战中，借助于人工智能量子计算机，尤其是如果它们与强大的量子感应传感器获取的大量数据集结合在一起。可以实现超快速的自主优化路径，目标识别，态势感知，在不断地对抗中高速度强化学习，更优更快更强的消灭敌人。
超巨速运算可以用来开发复杂武器系统，从而提高研发效率等。量子计算机可以用于多种新型武器的设计和研发阶段，例如对核爆炸的冲击波进行更加深入的研究，从而更加直观的了解核爆冲击波带来的影响。随着武器的发展，武器系统工程也越来越复杂，传统的计算机难以满足复杂巨系统的验证评估工作，而量子计算机就很好的解决了这样的难题，最新的量子计算机速度远远甩开传统计算机，相信技术的发展，未来解决巨系统的复杂计算难题在量子的“纠缠”中迎刃而解。
量子侦测来日可期
量子侦测是利用量子纠缠等特性，实现对战场目标感知，成像和定位等。当前，量子探测主要应用于量子传感、量子成像和量子导航等领域，受到多国军队的青睐。随着技术不断发展，量子侦察监测来日可期。
利用量子叠加原理实现卫星上极高稳定性的原子钟装置来提高传感精度和灵敏度。重力、磁场等环境的微小变化会产生可识别的特征。这些特殊尺度的测量灵敏度的提高，可以超越以往任何设备的精度来测量光、电、磁场，甚至引力的运动。主要应用在陀螺仪、磁力测定、重力梯度测量等小型传感器以及原子电子技术。利用陀螺仪，可以测量物体旋转变化，因此原子陀螺仪可以用于精确探测。还可以通过复杂环境甄别分析，实现“量子雷达”效果。由于对电磁波的依赖大为减少，量子雷达可有效避开利用探测电磁波开展工作的反辐射导弹攻击，进一步改变现有导弹作战机理和作战模式，使战场作战形态向“量子化”转变。
通过对单个光子进行探测和计数，利用、控制辐射场的量子涨落来得到物体的图像。量子成像技术在光刻、激光雷达、水下成像等领域都有应用。可以突破当前传统相机的各种限制。全新的成像技术甚至可以穿过浓雾、看透墙壁。未来，利用量子成像传感器进行战场观测，可有效消除现有技术对成像产生的干扰，并过滤大气气流等干扰因素，形成普通观测设备无法直接获得的战场图像。量子成像的高抗干扰性和高精细度图像呈现进一步驱散战争“迷雾”。
基于量子纠缠和量子压缩的星基空天量子定位系统，为用户时空坐标带来了质的提高。与传统惯导系统相比，测量精度误差更小，对载体姿态改变的检测灵敏度更高。而将量子定位系统与量子密钥协议结合，在实现信息保密处理的同时，提高了量子定位系统的安全性。而基于量子惯性器件的新一代惯导技术不依赖外界信息，隐蔽性好，其保密性与安全性具有无可比拟的优势，并且随着降噪与抗干扰技术的提高，该系统的自主导航能力将得到进一步增强。重要的是，基于量子惯性的导航不需要GPS信号，因此，可以在GPS拒止环境下使用，极大的提高了战场适应能力。在量子理论不断发展的今天，其技术也不断改进与完善，可以预测今后的量子导航速度精度会取得进一步突破。
科学社会学的奠基人贝尔纳曾说：“科学与战争一直是极其密切地联系着的。”今天，倘若我们要追溯风靡全球的信息化战争之科技源头的话，无疑是1946年世界第一台计算机诞生所开启的电子信息科技革命。对此，近年来不断突破的量子信息科技正在开启新的机遇之门。21世纪的量子技术，会像20世纪的计算机一样，可能是一项变革性的技术，在智能化无人化战争概念的发展下，融合了量子技术优势的未来战争形态将会更加激烈对抗，把握技术发展方向，实现军事技术量子化进化，量子战场理论研究，推动形成新的军事变革浪潮。
目前，量子技术已经呈现出广阔的军事应用前景。美国国防部高级研究计划局专门制定“量子信息科学与技术发展规划”和研发量子芯片的“微型曼哈顿”计划，加速推进量子技术的应用。此外，法、德、日、瑞典等国军队也相继制订并实施一系列发展量子技术的计划。可以预见，未来，量子技术将在战场人工智能、军事大数据、战场气象预报和智能作战装备学习中发挥重要作用，成为当之无愧的未来战争“颠覆者”。
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