量子信息技術對軍事領域的主要影響

陳健 班飛虎

恩格斯曾指出：“一旦技術上的進步可以用于軍事目的并且已經用于軍事目的，它們便立刻幾乎強制地，而且往往是違反指揮官意志地引起作戰方式上的改變甚至變革。”克勞塞維茨也曾說過：“要想通曉戰爭，必須審視一下每個特定時代的主要特征。”當前，隨著量子信息技術的快速發展及其在軍事領域的逐步應用，不斷引發和推動新軍事革命及戰爭形態演變，受到世界各國高度關注，成為主要軍事國家的發展重點。例如，早在2007年，美國國防高級研究計劃局（DARPA）就將量子科技作為核心技術基礎列入其戰略規劃，并在2015年設定的戰略投資領域中將量子物理學列為三大前沿技術之一，尤其是DARPA啟動的“微型曼哈頓計劃”，將研究量子芯片提升到與研制原子彈同等重要的高度。美國國防部“2013年—2017年科技發展五年計劃”將量子信息和量子調控列為美國軍方六大顛覆性基礎研究領域之一，認為其未來將對美軍戰略需求和軍事行動產生深遠影響。

量子計算技術的主要影響

量子計算利用量子態疊加原理和量子糾纏特性，具有經典計算機無法比擬的高速處理、高保密存儲量子信息及并行計算等功能優勢，是順應未來戰場需要的新一代高性能計算機。戰爭作為復雜巨系統，以海量數據為支撐的信息化戰爭和一體化聯合作戰，時刻離不開海量計算，使得量子計算在軍事領域具有十分廣闊的應用前景。對此，量子計算能夠滿足海量信息存儲與處理、武器裝備研制、戰場態勢分析與數據傳輸、信息安全、重大科學問題研究對計算速度的現實需求，為軍事復雜問題提供高效解決方案。

在武器裝備研制方面，量子計算可以有效解決高性能、大數據計算問題，加快導彈攻防系統、大型海空作戰武器平臺、軍事航天裝備等復雜武器系統的設計和試驗進程，大幅提升武器裝備研發效率，有效支撐先進武器裝備研制需求，為未來戰爭提供更加尖端、實用的武器裝備。

在作戰指揮方面，隨著量子計算能力與人工智能、大數據分析等技術相結合，可以對戰場海量數據進行實時分析處理，快速實現戰場限制條件下高精度的全局最優解析，形成戰場威脅的實時性評估。按照作戰取勝概率提供決策方案排序，作為指揮員下達指令決策的依據，可進一步提升戰爭預測、作戰方案制訂與評估等能力，在作戰規劃、指揮決策、后裝保障等方面發揮巨大作用。

在信息安全方面，用量子搜尋算法攻擊現有密碼體系，經典計算機需要1000年的運算量，量子計算機只需不到4分鐘的時間，其強大的并行處理能力使現有RSA公開密鑰體系無密可保，這對基于經典保密系統領域的軍事信息安全構成了根本性威脅。此外，基于量子力學的測不準原理，量子計算技術將提供一種理論上絕對安全的量子密鑰分配方案，為軍事信息安全提供強大支撐。

在此方面，美國出于國家安全利益的緊迫需求，將高性能計算能力與核能力同時列入重點發展規劃，同時將量子計算技術規劃為確保核武器安全和可靠性的重要手段。2016年初，美國情報高級研究計劃局宣布啟動量子邏輯芯片項目，這種硬件產品是研制通用型量子計算機的關鍵，如果該技術取得突破，理論上可以制造出量子比特可擴展的計算系統。

量子計算可以為軍事復雜問題提供高效解決方案

量子通信技術的主要影響

現代軍事通信在傳輸方式上主要分為有線通信和無線通信兩種，其安全保密性能不強，存在被竊取、被干擾的安全隱患，但軍事通信的最基本要求就是“可靠、保密、不間斷”，信息安全是關注的焦點。在此，使用量子信息技術進行加密是最有效的方法之一，量子通信完全符合這樣的特性要求。

量子通信技術是利用量子糾纏效應等特性進行信息傳遞的一種新型通信方式，是21世紀發展起來的新型交叉學科，近年來已經逐步從理論走向實用，并向軍事領域發展。量子通信的主要優勢在于，它顛覆了傳統的保密與竊密技術，使軍事通信在原理上實現無條件安全和保密。通過用量子態來作為信息加密和解密的密鑰，使得任何想測算破譯密鑰的人都會因改變量子態而無法得到有用的信息，并留下痕跡而被合法用戶所發現，從而保證傳輸信息的無條件安全，做到真正的“守口如瓶”。而一次一密、完全隨機的加密方式，令加密內容不可破譯。因此，量子密鑰分配技術和一次一密的加密方式，可以確保軍事通信網絡的無條件安全通信和保密。量子通信還可有效彌補水下通信短板，為構建隱蔽性更強、覆蓋面更廣的軍事通信網絡體系提供重大支撐。由于量子通信所需的信噪比同等條件下比其他通信手段低30～40分貝，量子隱形傳態通信與傳輸介質無關，故可實現隱蔽通信。

未來戰場沒有前方后方之分，通過特定的量子通信、量子密碼等技術，可以打造高效、安全、隱蔽的新型軍事通信網絡，將武器裝備、敵我識別、鎖定攻擊等構成一體化作戰模式，讓指揮官一目了然地掌握全局并做出正確決策。例如，在特定方向對敵攻擊時，各軍種之間有了量子信息組網之后，信息傳輸安全性將得到可靠保證，同時能夠增強作戰協同性，進而更好地整合力量對敵軍實施快速有效打擊;量子通信技術的隱蔽性也十分有助力提升水下綜合作戰能力，從理論上講可以較好地應用于深海和遠洋通信，目前已有相關實驗予以證實。一旦水下通信問題得到解決，會極大改變海上作戰樣式，“海狼群”將成為現實，航母戰斗群或將面臨巨大威脅。

量子雷達技術的主要影響

量子雷達是量子度量學的一個重要研究方向，其本質是將光量子作為光頻電磁波微觀粒子對目標進行探測，利用它不同于常規雷達電磁波的物理特性，增強雷達對目標的檢測性能，提高測距、測角分辨率及成像分辨率，同時提高雷達的抗干擾和抗欺騙能力，能夠很好解決經典雷達在探測、測量和成像等方面的技術瓶頸。因此，量子雷達以其優越的電子對抗性能，受到各國軍方的持續關注。

量子通信技術是利用量子糾纏效應等特性進行信息傳遞的一種新型通信方式

量子雷達具有自身明顯優勢，一方面是體積小、功耗低、抗干擾能力強，不易被敵方電子偵察設備發現，并易于成像;另一方面，依靠強大的反隱身技術和極遠的探測距離，有可能使絕大多數空中目標都逃不過量子雷達的探測，從而徹底顛覆隱身飛機的作戰優勢。因此，量子雷達可以在艦船、潛艇、雷達站、車輛、戰斗機、預警機等海陸空平臺上實現應用，有效擴展武器平臺的探測距離，并且能夠在夜間、煙塵和其它能見度不良的環境下，及時發現隱身目標，削弱敵隱身飛機威脅，實現高精度的預警、攻擊和摧毀能力，提高部隊戰斗力和生存率，還可進一步應用于導彈防御和空間探測，成為未來戰場上的“千里眼”和“順風耳”，使得整個戰場的超視距作戰模式競爭更加嚴峻，引領戰場偵察探測進入一個全新時代。例如，與傳統制導雷達相比，由于量子雷達探測靈敏度和精度得到很大提升，因此在目標進入防空導彈殺傷區時或進入殺傷區之前，防空導彈就可以發射，從而使防空導彈的有效交戰范圍得到拓展，不僅使防空導彈的作戰潛能得到充分發揮，而且為連續發射防空導彈爭取了反應時間，大幅提升了防空導彈的命中率。

在此方面，美國DARPA在2007年就啟動了量子傳感項目，2014年初美國陸軍研究實驗室利用量子特性實現圖像增強與改進，在低光和氣流紊亂情況下的成像測試獲取了清晰圖像，進一步提升了量子雷達探測技術。

量子導航技術的主要影響

傳統定位如GPS系統采用的是基于重復發送電磁波脈沖測量信號達到時間，通過計算得到距離信息，而量子定位系統采用的是具有量子特性的光子脈沖，可以突破經典無線電導航體制的定位精度上限，達到很高的定位精度，同時還內置加密能力，在信息安全等方面具有絕對優勢，可大幅提高軍事設備在GPS拒止環境下的導航能力，必將對軍事導航領域產生巨大影響。

量子導航是基于量子效應和微加工技術的慣性導航系統，不需要與外界信息交換而進行自主導航，降低了被敵方發現、擊落或捕獲的概率，能夠大幅提高武器裝備的生存能力。同時，量子導航具有體積小、精度高、能耗低等特點，實現了武器裝備精確自主導航的需求，降低制導系統載荷消耗，大幅提高武器裝備可靠性與作戰效能，可用于預警機、潛艇、無人機的導航或精密測量，也可用于武器導航（特別是戰略型洲際導彈和精確打擊型導彈）或單兵作戰，提升武器裝備的戰場生存力和打擊力。例如，量子羅盤應用于核潛艇可使其擺脫對衛星導航系統的依賴，實現量子精確定位，為發射導彈提供服務;量子導航技術應用于航天器、深空探測器等領域，其自主導航將更加靈活、安全，避免敵方惡意破壞。

量子材料技術的主要影響

利用量子力學規律，在原子尺度把一個一個原子排列起來，根據不同原子的不同排列來設計材料的不同特性，提升現有模擬材料微觀變化和宏觀性能，可針對未來戰場環境設計新型材料，以便應對特定戰場環境，大幅提升武器裝備的性能指標。

量子技術與材料、化工的結合，將根據戰場需要研發出許多新功能的量子隱身材料，可通過彎曲光線達到視覺隱身，甚至逃過紅外望遠鏡和熱力學設備的追蹤，身披“隱身衣”的武器裝備更容易潛入敵方陣地、摧毀敵有生力量，甚至在敵方戰場前段和敵方經過路徑事先布置隱身無人作戰裝備，而不被敵方發現，確保部隊實施全方位機動，有效打擊敵方力量部署，奪取戰場主動權。

量子雷達或將引領戰場偵察探測進入一個全新時代

量子電池利用量子物理進行熱力學研究，借鑒量子糾纏發生過程短的特點，將量子比特制作成電池，具有充電快、容量大、壽命長、穩定性好等特點。量子電池的發展和使用，將使無人機、艦船和常規動力潛艇的能源補給能力得到大幅提升，進一步提高其航程和航時，也可為新型集成化電子設備、野戰保障裝備、單兵野外生存等方面提供新能源。此外，量子電池如果配合“核電寶”，可有效改善高原邊陲等艱苦地方的保障能力。

量子醫療技術的主要影響

量子是一種有非連續運動能量波的微粒子，而物質是由分子和原子組成，世間萬物均有個性化的磁場，并蘊含著能量。量子可與人體細胞的磁場能量波形成共振和傳導，振蕩剝離細胞的毒垢，糾正磁場波動混亂的細胞，并修復受損細胞，補充細胞能量，提高軍事人員生命力。

在軍事人員的診斷治療方面，利用量子醫療技術可準確探知、查找、測定存在于人體內的潛在性疾病，發現早期癌癥、糖尿病、心腦血管等各種疾病和潛伏隱患，適合健康普查和疑難病篩選;對情緒、壓力與心理狀態進行量化和評估，對于傳統的心理測量評價技術將是重大挑戰和創新;可鑒定各類藥物和食物的成分及功效，篩選有效藥物;可對人員器官系統的自動頻率進行改善，并能提供解毒、過敏調理、營養素均衡、抗疲勞等多種醫療方案。

在軍事人員的中醫療養方面，量子技術具備其它醫療技術設備所不具備的獨特優點，主要是可進行量化分析、辨別證候，對中醫基本概念中的陰、陽、氣、血、經絡加以量化處理;對情志病因與臟腑的關系進行中醫量化指標相關分析;快速分析中藥藥性、歸經、方劑配伍及毒性，指導臨床中藥的有效應用;模擬測定、優化方劑配伍;通過中藥量化分析，按中醫的君臣佐使進行組方、優化配伍方劑;對中藥方劑進行療效模擬測定，提供可靠性評測分析;采用量子陶瓷煎藥機煎藥，提升中藥制劑功效。此外，有助于實現中藥量子信息服務系統管理，通過對中藥的歸經及中藥農藥殘留、重金屬超標的“量化”檢測分析，實現中藥信息數據庫的建立，確保中藥材的地道性、功效性。

在軍事人員的健康管理方面，對人員的健康管理、亞健康早期預警、慢性疾病早期提示等，具有早期、準確、全面、簡便、快捷、完整、無創等特點，既可以定向，也可以定性，有針對性地進行健康干預服務，真正意義上實現了“未病先知、未病先防”的目標，達到預防疾病目的;可對身體各臟器功能進行評估分析，對惡性腫瘤進行早期篩查，比常規醫療檢查腫瘤可提前3～5年發現;可對心腦血管疾病進行預警分析，對身體營養狀況進行全面分析，對健康保健食品的功效進行判定，并對精神壓力與情緒狀態進行評價分析等。

結??? 語

隨著量子信息技術的快速發展與應用，在未來一段時間，將會打破以微電子技術為基礎的電子信息技術物理極限，顛覆現有電子信息技術體系，促進戰爭形態加速演變，對軍事領域產生廣泛而深遠的影響。對此，應高度重視、主動作為，前瞻量子信息技術理論，深研量子信息技術基礎理論，洞悉內在特點規律，把握發展脈搏走向，為軍事領域運用提供基本指向;積極探索量子信息技術的軍事應用，研究量子信息技術對戰斗力生成模式的改進革新作用，借助量子信息技術加快新型作戰力量手段建設，構建現代化作戰力量體系，創新實踐量子信息技術裝備的運用方式，充分發揮其作用效能，不斷提升綜合作戰實力，努力爭奪未來戰場制高點。

責任編輯：張傳良